School of Chemical and Environmental Engineering, University of Nottingham

Die Supercapattery hat ein Speichervermögen und eine Lade-/ Entladeleistung, die zwischen denen von Superkondensatoren und konventionellen Akkumulatoren liegt.

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines neuartigen integrierten Systems zur Energiespeicherung aus Supercapattery und Leistungselektronik-Schnittstelle. Kernwerkstoffe sind chemisch veränderte Kohlenstoff-Nanoröhren, die insbesondere zum Lastausgleich in Stromnetzen geeignet sind. Die Leistungselektronik-Schnittstellen sichern die stabile und qualitativ hochwertige Integration des Stromflusses. Die Demonstration eines Prototyps ermöglicht die zuverlässige Evaluierung dieses neuen Systems. Die Messung bezieht sich auf die Anforderungen eines Betriebs in einer Energiespeicherbank mit hohem Leistungs- und Energieniveau und Stromnetzcharakteristika wie Spitzenlastausgleich und die unabhängige Leistungssteuerung.

Center for Applied Energy Research, University of Kentucky

Die Speicherung von Energie in Schwachlastzeiten ermöglicht die Abdeckung von Verbrauchsspitzen. Elektrochemische Doppelschichtkondensatoren (EDK) bieten viele Vorteile: eine hohe Leistungsdichte, geringe Wartung und lange Lebensdauer.

Über drei Jahre wird eine elektrochemische Zelle für den Hochspannungsbereich entwickelt und erforscht, die mit ausgezeichneter Leistungs- und Energiedichte für die Stromspeicherung in Versorgungsnetzen geeignet ist. Geplant ist die Untersuchung der Synthese, Charakterisierung und Bewertung energiedichter poröser Kohlen für asymmetrische EDK. Ebenfalls bewertet werden Graphitkohlen als Elektrodenwerkstoffe für eine neuartige elektrochemische Zelle auf der Basis von Lithium-Ionen. Sie könnten eine drei Mal so hohe Energiedichte erzielen wie die nach dem derzeitigen Stand der Technik eingesetzten elektrochemischen Kondensatoren. 

Die zuverlässige Speicherung von Energie ist essenziell für Versorgungsnetze mit einem steigenden Anteil volatiler Erzeuger wie Windkraftanlagen und in schwachen Netzsegmenten.

Ziel dieses Projektes ist die Auslegung und Entwicklung eines modularen Batteriespeichersystems (BESS) unter Berücksichtigung der Interaktionen zwischen dem Speichersystem und der Leistungselektronik. BESS-Systeme erlauben eine extrem kurze Reaktionszeit und große Energiemengen und stellen damit zukünftig eine weitere technische Option zur Netzregelung dar. Aufgrund der hohen Energiedichte und Modularität sind diese Systeme ein-fach in existierende Netze zu integrieren. Hochspannungsbatterien für die direkte Verbindung mit einem Gleichstrom (DC)-Zwischenkreis eines leistungselektronischen Umrichters oder in Kombination mit einem DC-DC-Wandler zwischen zwei unterschiedlichen Spannungsstufen werden detailliert betrachtet und analysiert. Am Ende des Projektes werden Spezifikationen für ein nach ökologischen und ökonomischen Kriterien optimiertes Speichersystem verfügbar sein.

Electronic and Electrical Engineering, University of Strathclyde

Bei einem weitverbreiteten Einsatz von Elektrofahrzeugbatterien können diese als lokale Energiespeicher dienen, die in Abhängigkeit von den Netzbedingungen und dem Ladezustand der Batteriepacks entsprechend Strom aus dem Netz aufnehmen und Strom in das Netz abgeben können.

Ziel dieses Projektes ist die Beurteilung der Systemvorteile von Energiespeicherung mit Doppelnutzung. Notwendig ist die Berücksichtigung eines typischen Fahrzeugbetriebszyklus. Es werden unterschiedliche Anwendungsbereiche der Speicherung untersucht: Frequenzreserve, Sofortreserve, Load Levelling (Ausgleich zwischen Schwach- und Hochlastzeiten) und die Lastverringerung bei beanspruchten Bauteilen (Verteilersystem). Betrachtet werden außerdem die Lastverringerung im Übertragungsnetz, die Wertschöpfung für die dezentrale Stromerzeugung (z.B. aus nichtplanbaren regenerativen Energiequellen) und die Möglichkeiten der Ergänzung von Großstromerzeugung durch regenerative Energien.

Lehrstuhl für Energiesysteme und Energiewirtschaft, Technische Universität Dortmund

Energiespeicher tragen wesentlich zur effizienten Betriebsführung in Verteilernetzen bei.

Das Projekt verfolgt eine innovative Strategie zur Integration verteilter Speicherkapazitäten. Durch die Koppelung von Elektrofahrzeugen entsteht ein intelligentes System autonomer Energiespeicher. Hierfür wird ein dezentral organisiertes Management für Elektrofahrzeuge und andere verteilte Energiespeicher entwickelt. Ein Multiagentensystem übernimmt die automatische Verwaltung und Koordination von Energiespeichern auf Basis des DEZENT-Projekts. Ferner werden Lastflussberechnungen in Echtzeit durchgeführt. Ziel ist neben der Schonung konventioneller Ressourcen eine Profitoptimierung für alle Beteiligten.  Durch Optimierung der Versorgungskonfiguration werden die Ausgaben für Energieimporte reduziert und die Auslastung der Netze gesteigert.

Französisches Nationalinstitut für Solarenergie (INES), Französische Atomenergiekommission (CEA)
Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe, RWTH Aachen

Das sogenannte BEST-Projekt untersucht den Einsatz verschiedener kommerziell erhältlicher elektrochemischer Speichersysteme in mobilen und stationären Anwendungen.

Die funktionellen technischen Daten der Speichersysteme werden zunächst systematisch erfasst. Hierbei findet ein aktiver Austausch mit den Stromerzeugern und Fahrzeugherstellern statt. Akkumulatoren mit großer Energiespeicherfähigkeit und leistungsstarke Superkondensatoren werden anschließend auf ihre Energieeigenschaften und Lebensdauer geprüft. Ihre Kombination verspricht Vorteile für das Speichersystem. Die dritte Phase sieht die Modellierung des Speichersystembetriebs nach Anwendung eines impedanzbasierten Ersatzschaltbildes vor. Durch die Entwicklung von Speichersystemmodellen wird die zukünftige Systemintegration erheblich erleichtert. Die Ergebnisse werden zu einer technisch-wirtschaftlichen Analyse und der Darstellung des für jeden Anwendungsbereich optimalen Speichersystems verwendet.

School of Mechanical, Materials and Manufacturing Engineering, University of Nottingham

Im Mittelpunkt steht die Aussicht, dass die Speicherung von Energie in Form von Druckluft in großen flexiblen Behältern ("energy bags") in beträchtlichen Tiefen am Meeresboden technisch machbar, wirtschaftlich attraktiv und umweltverträglich ist.

Bei diesem Projekt wird der erste Schritt zu einem integrierten Offshore-System aus Druckluftspeicher und erneuerbarer Stromerzeugung umgesetzt. Dadurch ließen sich die negativen Auswirkungen auf das Stromsystem an Land durch die unplanbaren Schwankungen deutlich reduzieren. Die Forschungstätigkeit umfasst folgende Arbeitspakete: Die Konstruktion und Entwicklung des flexiblen Unterwasserbehälters, die Entwicklung von Wärmetauschern zur bestmöglichen Ausnutzung der bei der Verdichtung erzeugten Wärme und den Einsatz von schwimmenden Wärmespeichern und Zusatzgeräten ("thermal top-up"). Es folgen die Expanderkonfiguration und Systemsimulationen sowie Wirtschaftlichkeitsbewertung.  

Institut für Wärme- und Brennstofftechnik, Technische Universität Braunschweig

Energiespeichersysteme sind für den Betrieb von Versorgungsnetzwerken unabdingbar. Ihre Bedeutung nimmt durch die Nutzung Erneuerbarer Energien weiter zu.

Dieses Projekt untersucht neue Ansätze zur Verbesserung von Druckluftspeichern, die bei Überangebot mit Windenergie gespeist werden und bei Strombedarf Strom an das System liefern. Das konzipierte Druckluftspeicherkraftwerk wird isobar oder nahezu isobar betrieben. Zur weiteren Steigerung des Wirkungsgrades verwenden die Forscher einen Wärmespeicher und einen Gas- und Dampfturbinenkombikreislauf (GuD).

Das hier untersuchte Druckluftspeicherkraftwerk bietet die Möglichkeit des konventionellen Betriebes und arbeitet auch bei mangelnder Windkraft und leeren Speichern. Auf diese Weise verringern sich Stillstandszeiten und der Investitionskostenanteil an den Energiekosten. Grundlegende thermodynamische Fragen zur optimalen Auslegung der Anlage und des Wärmespeichers werden im Projekt genauso untersucht wie die optimale Einbindung des Speicherkraftwerks in ein Netzwerk aus bestehenden Speichern.

Lehrstuhl für  Energiewirtschaft und Anwendungstechnik, Technische Universität München

Energiebezug und Energieeinspeisung sind bei der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in Grenzen regelbar. Innovatives Wärmespeichermanagement kann Wärmeproduktion und -bedarf bei KWK-Anlagen entkoppeln.

Durch den gesteuerten Betrieb der KWK-Module werden ein gleichmäßiger Gasbedarf und eine an die Netzlast angepasste Stromerzeugung ermöglicht, was mit den bisherigen Systemen nicht möglich ist und die deren Wirtschaftlichkeit verschlechtert. Multifunktionale Heizungssysteme bestehen aus einem KWK-Modul, Wärmespeicher und Spitzenlastkessel. Für die Anlagen werden zuerst Lastgänge auf Basis von Typtagen theoretisch entwickelt und anhand nichtlinearer Einflussfaktoren praxisnah geprüft. Die Steuerung kann dem KWK-Modul Regelungsaufgaben aufprägen und so das entwickelte Speichermanagement gewährleisten. Die Ergebnisse stellen zukünftige Lastprofile von Strom und Erdgas dar. Abschließend erfolgt die Bewertung der entwickelten Profile. Anhand eines definierten Versorgungsgebietes werden Rückwirkungen von multifunktionalen Heizungssystemen auf die Versorgungsnetze aufgezeigt.

Institut für Thermodynamik, Ruhr-Universität Bochum

Die Abscheidung und Speicherung von CO₂ (CCS) gilt genauso wie die Speicherung von Strom als Schlüsseltechnologie für die Verringerung von Treibhausgasen. Beide Technologien benötigen exakte Stoffdatenmodelle.

Bei hohem Druck müssen Zustandsgrößen von Gasgemischen und komplizierte Phasengleichgewichte genau berechnet sein. Die Forscher konzentrieren sich auf die Entwicklung eines Stoffdatenmodells, das für alle relevanten Gemische, Temperaturen und Druckverhältnisse ausreichend genau ist. Als Ausgangspunkt dient die GERG-2004-Zustandsgleichung als international vereinbarter Standard für Stoffdaten von Erdgasen. Analysiert wird die Anwendbarkeit auf Gemische und Zustände, die typisch für Druckluft-Speicherkraftwerke und CCS-Prozesse sind. Die Anwendung des Stoffdatenmodells wird in typischen Simulationsprogrammen getestet und der Einfluss auf Prozessberechnungen untersucht.