Als 'Enabling technology' für Schnelladesäulen an Autobahnen, PV-Mieterstromkonzepten oder zur Verbesserung der Netzstabilität sind industrielle Batteriespeichersysteme (CSS) ein entscheidender Baustein der zukünftigen Energiewende. Derzeit ist der Betrieb dieser Technologie nur in Einzelfällen oder durch öffentliche Fördermittel wirtschaftlich darstellbar. Ein bisher bewährter Ansatz zur Ertragsoptimierung ist es den Speicher für mehrere Anwendungen zu nutzen (PV-Eigenverbrauch; BHKW Optimierung; Peak Shaving). Der Einfluss dieser 'Multi-Use' Ansätze auf die Alterung der Energiespeicher ist jedoch weitgehend unbekannt. In der Praxis wird daher häufig eine Überdimensionierung der Speichersysteme sowie eine Einschränkung der Garantiebedingungen vorgenommen. Das Projekt 'Storage Multi-App' will daher über 'digitale Zwillinge' Speicher hinsichtlich der Alterungseigenschaften optimiert Auslegen und Betriebsstrategien entwickeln, welche deren Kosten und Ertragskraft signifikant verbessert.
Das Ökosystem der Stromnetze ist auf dem Weg zu einem dezentralisierten Energieversorgungs- und Verteilungssystem. Haushalte können mit erneuerbaren Energiequellen wie Sonnenkollektoren oder Windgeneratoren, als verteilte Energieressourcen (DERs - Distributed Energy Resources) bezeichnet, unabhängig von den Stromanbietern operieren und Energie zurück an das Hauptnetz verkaufen. Für die Realisierung dieser Transformation des Stromnetzes wird eine kompetente Kommunikationsinfrastruktur benötigt. Die Einführung des Standards 5G in Mobilfunknetze erleichtert die Entwicklung zukünftiger Energieverwaltungslösungen. Weiterhin ermöglichen neue Technologien die Entwicklung intelligenter Algorithmen für die Steuerung zukünftiger Stromnetze. Hierzu gehören das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT), Vernetzung über Mesh-Netzwerke zur Fernüberwachung des Netzstatus und die Künstliche Intelligenz (KI) für Management und Koordination. In Dymobat wird ein Single-User-Controller für die Verwaltung der einzelnen DERs auch unter Einsatz von privaten 5G-Netzwerken entwickelt. Anschließend wird eine zentrale Steuerungseinheit für die Synchronisierung und Optimierung des Netzbetriebs innerhalb einer kleinen Gruppe von DERs, einem Microgrid, entworfen. Die Kommunikation zwischen und innerhalb der DER soll mittels Mobilfunktechnologie erfolgen. Dabei soll die Energieoptimierung mittels KI-Algorithmen erfolgen und auch den Energietransport mit Fahrzeugen berücksichtigen. Die softwareseitige Integration der KI-Algorithmen und des Energiemanagementsystems in das Kommunikationssystem ist ein wesentlicher Bestandteil dieses Projektes. Die entwickelten Algorithmen werden virtuell in einem Testbed-Modell anhand von realen Eingangsparametern erprobt, optimiert und validiert. Im zweiten Schritt wird ein reales Testfeld konzipiert, installiert und die Leistungsfähigkeit der modellhaft erprobten Algorithmen in einer realen Testumgebung bewertet.
Für die Medizinische Hochschule Hannover hat das GeothermieZentrum Bochum gemeinsam mit der GeoDienste GmbH (Garbsen) im Zeitraum von August 2007 bis März 2008 eine Vorstudie zur Einbindung der Geothermie in das Energiekonzept des Klinikums erstellt. Im Anschluss an diese Vorstudie wurde eine Wirtschaftlichkeitsanalyse erstellt, welche die petrothermale und hydrothermale Versorgung betrachtete. Vorstudie: Die Medizinische Hochschule Hannover (MHH) wird derzeit von den Stadtwerken Hannover mit den Medien Gas, Strom und Fernwärme zur Erzeugung ihrer dreigliedrigen Energieversorgung, bestehend aus Dampf, Raumwärme und Klimakälte, versorgt. Aufgrund der hydrogeologischen Situation am Standort der MHH in Hannover wird eine Einbindung der Geothermie sowohl in den Heizkreislauf (direkte Integration über Wärmetauscher) als auch in den Kälteklimakreislauf (modular betriebene Absorptionskältemaschinen) vorgeschlagen. Ziel der Einbindung ist es konventionelle, preislich fluktuierende und primärenergetisch nachteilige Energieträger, wie in erster Linie elektrischen Strom und nachrangig Fernwärme oder Gas, durch den Einsatz der Geothermie vollständig, oder im Rahmen der Leistungsfähigkeit des geothermischen Reservoirs teilweise, zu ersetzen. Wirtschaftlichkeit, CO2-Bilanz und Versorgungssicherheit stehend dabei im Vordergrund. Die Grundlastfähigkeit der Geothermie wird in der vorgeschlagenen Anlagenkonfiguration vollständig ausgenutzt. Im Bereich der Spitzenlastdeckung spielt die Geothermie daher keine Rolle. Die geothermisch unterstützte Dampferzeugung findet im betrachteten Szenario keinen Eingang. Dies liegt in der internen Wärmerückgewinnung im Dampferzeuger durch den Economizer zur Vorwärmung des Speise- und Verbrauchswassers begründet. Da die Geothermie bei der Dampfherstellung nur einen geringen energetischen Beitrag leisten kann und Investitionen für ihre Anbindung an das Dampferzeugersystem entstehen, wird von der Betrachtung dieser Systeme abgesehen. Übersteigt die Bereitstellung von geothermischer Energie im Heiz- oder Kühlfall die Energienachfrage, lassen sich Pufferspeicher integrieren um diese überschüssig Energie effizient zu speichern. Bei Lastspitzen kann die Energie zurückgewonnen werden. Somit erhöht sich der geothermische Anteil an der Gesamtenergiebereitstellung. Wirtschaftlichkeitsanalyse: Hier wurden 9 verschiedene Szenarien untersucht, welche sich aufgrund ihrer Art (petrothermal / hydrothermal), der Bohrtiefe (4500 / 3000 m), ihrer Schüttung (15-50 l/s), Temperatur (115 / 160 Grad C) oder Bereitstellung (Wärme / Strom+Wärme) unterscheiden. Die höheren Investitionskosten für die petrothermalen Systeme werden durch die höhere Energieausbeute (Schüttung und Temperatur) abgefangen und diese somit wirtschaftlicher als die hydrothermalen Systeme, welche sich in der Amortisationsrechnung nur aufgrund der steigenden Energiepreise nach einigen Jahren rechnen.
Das Ziel der Studie besteht darin, mit einem interdisziplinären Ansatz eine vergleichende ökologische Bewertung und eine vergleichende ökonomische Analyse von drei ausgewählten dezentralen stationären Energiespeicherlösungen durchzuführen. Der Vergleich wird anhand eines konkreten Anwendungsszenarios in der industriellen Produktion durchgeführt.
Im Vorhaben 'SEKB-Adlerareal' werden bekannte wie auch in Teilen weiter oder neu zu entwickelnden Komponenten zur Gewinnung, Nutzung und Speicherung von Umweltenergien zum Einsatz gebracht und durch eine thermische und intelligente Vernetzung zusammengeführt, um in einem systemischen Gesamtansatz die klimaneutrale Wärmeversorgung des 'Kleinstquartiers Adlerareal' zu realisieren. Ziel ist es, die aufeinander auf die gebäude- und quartiersspezifischen Systemanforderungen abzustimmenden Komponenten so anzupassen, weiterzuentwickeln, realmaßstäblich zu skalieren und umzusetzen, dass nicht nur eine bilanzielle, sondern eine über den ganzen Jahresverlauf hinweg klimaneutrale Versorgung des Kleinstquartiers auf der Basis der Gewinnung, Nutzung und Speicherung der auf dem Gelände des 'Adlerareals' verfügbaren erneuerbaren Energien sicherzustellen. Die Jako Baudenkmalpflege legt ihren Bauvorhaben schon heute zugrunde, dass diese den Forderungen nach Ressourcenschonung und Klimaneutralität folgen. Im Verbundvorhaben 'SEKB Adlerareal' wird erstmals der Ansatz verfolgt, dass Kleinstquartier weitestgehend allein mit den auf den Dachflächen anfallenden Solarenergien und der hier während der Heizperiode zu beziehenden Umweltwärme mit Hilfe eines ganzheitlichen Systemansatzes zu versorgen. Dies erfordert, diverse Komponenten zur Gewinnung, Nutzung und Speicherung von solaren Energien und Umweltwärme, die lokal im Kleinstquartier auf den Dachflächen anfallen, zusammenzuführen. Die intensive Zusammenarbeit mit den Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft bietet der JaKo Baudenkmalpflege GmbH große Chancen, den Erfahrungsschatz und die Kompetenzen ihrer hauseigenen Spezialisten im Vorhaben deutlich zu erweitern, um künftig stärker als bislang systemische Lösungsansätze für klimaneutrale Quartiere im Markt realisieren zu können.