Immer mehr dezentrale, flexible Einheiten erzeugen Strom und sind dabei von fluktuierenden Faktoren wie der Sonneneinstrahlung oder dem Windaufkommen abhängig. Dies verursacht erhebliche zusätzliche Schwankungen im Stromnetz, welche zur Erhaltung der Netzstabilität permanent ausgeglichen werden müssen. Wegen des zukünftig zu erwartenden, einschneidenden Wegfalls konventioneller Kraftwerke, die bisher diesen Ausgleich vorgenommen haben, müssen neue Lösungen gefunden werden. In diesem Kontext fällt den Energiespeichern eine besondere Rolle zu, da diese sowohl als temporäre Lasten als auch als Quellen dienen können und somit eine besondere Flexibilität im Hinblick auf Systemdienstleistungen zur Stabilisierung des Versorgungsnetzes aufweisen.
Wissenschaftszentrum Dezentrale Energieversorgung
Brennstoffzellentechnik
Wasserstoff-Brennstoffzelle
Brennstoffzellen-Stack
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Methanol-Brennstoffzelle
Für die dezentrale Energieversorgung ist der Einsatz von Elektrolyseuren, Wasserstoffspeichern und Brennstoffzellen unumgänglich, da Batteriespeicher zwar den Tagesgang von Wind- und Sonnenenergie ausgleichen können, für den Ausgleich von jahreszeitlichen Schwankungen aber zu groß, schwer und teuer wären. Kombinierter Einsatz von Wind- und Sonnenenergie kann hier einen gewissen Ausgleich schaffen, da PV-Anlagen im Sommer mehr Strom liefern, Windkraftanlagen in den anderen Jahreszeiten, aber nicht für alle Versorgungsszenarien sind beide Energieformen einsetzbar.
Hier kommen Elektrolyseure zur Gewinnung von Wasserstoff aus überschüssigem Strom ins Spiel, und Brennstoffzellen zur Rückverstromung des gespeicherten Wasserstoffs. Insbesondere im großen Maßstab lässt sich Wasserstoff sehr günstig in Salzkavernen speichern, eine bei Erdgas seit langem erprobte Technologie. Für den Einsatz in Häusern, Industriebetrieben und Quartieren bieten sich Druckgasspeicher mit bis zu 45 bar oder Stahlflaschenbündel mit bis zu 300 bar an. Wir prüfen auch den Einsatz von Metallhydridspeichern, die das geringste Volumen aller Wasserstoffspeicher in Anspruch nehmen, sogar nur etwa die Hälfte von flüssigem Wasserstoff, der wegen seiner niedrigen Siedetemperatur von -253 Grad Celsius schwer handhabbar ist und hohen Aufwand zur Verflüssigung braucht.
Auch der Einsatz von Methanolbrennstoffzellen ist denkbar, dann allerdings eher als Ersatz für herkömmliche, mit Diesel oder Erdgas betriebene Notstromaggregate bzw. Kraft-Wärme-Kopplung-Anlagen. Methanol ist preiswert und als flüssiger Kraftstoff leicht zu lagern. Die Herstellung aus Wasserstoff und Kohlendioxid ist möglich, aber aufwändig.
Power 400 - Hochleistungsladesystem mit integriertem Pufferspeicher
Die intelligente Kombination von stationären und speziell konzipierten mobilen Speichersystemen, die optimal aufeinander abgestimmt sind, wird effektiv dazu beitragen, dass erneuerbare Ressourcen den öffentlichen Strombedarf decken. Dadurch wird es möglich, den Einsatz emissionsfreier Elektrofahrzeuge in städtischen Gebieten auf nachhaltige und effiziente Weise zu fördern.
Ziel ist es, Ladestationen konzeptionell so zu gestalten, dass jederzeit eine Vielzahl von Elektrofahrzeugen gleichzeitig und schnell geladen werden können, ohne das öffentliche Stromnetz zu destabilisieren. Für jede Ladestation ist eine maximale Ladeleistung von 400 kW vorgesehen. Wenn mehrere Fahrzeuge gleichzeitig aufgeladen werden müssen, verringert sich die Ladeleistung pro Fahrzeug.
Ein weiteres Ziel ist die Entwicklung einer in Fahrzeugen installierten Batterietechnologie, die ein schnelles Aufladen innerhalb eines Zeitraums ermöglicht, der mit einem "klassischen Tankstopp" von weniger als zehn Minuten vergleichbar ist. Die mit Schnellladevorgängen verbundenen Nachteile hinsichtlich Batterielebensdauer und Sicherheit werden durch diese neuartige Technologie drastisch reduziert.
Im Projekt Power400 arbeiten Hersteller für Batteriezellen, Forschungseinrichtungen und Hochschulen eng zusammen. Dieses Verbundprojekt ist ein wichtiger Schritt zur Dekarbonisierung des öffentlichen Verkehrssystems und damit zum Klimaschutz.
