CHESTER

Compressed Heat Energy Storage for Energy from Renewable sources

Kurzbeschreibung

Eine aktuelle Herausforderung besteht in der immer flexibler werdenden Stromerzeugung durch die Zunahme an Windenergieanlagen und Photovoltaikanlagen. Deren diskontinuierliche Stromerzeugung erfordert in steigendem Maße ein flexibles Stromversorgungssystem, das den zur Verfügung stehenden Strom durch intelligente Maßnahmen wie Smart Grids, Speicher oder Sektorenkopplung zu jedem beliebigen Zeitpunkt vollständig aufnehmen kann.

An diesem Punkt setzt das Forschungsvorhaben CHESTER an. Das Vorhaben beschäftigt sich mit der Entwicklung eines neuartigen Energiemanagementsystems sowie einem innovativen Strom-Wärme-Strom-Speichersystem. Hierbei werden durch die Nutzung von Synergien zwischen elektrischen und thermischen Netzen und thermischen Speichern Stromüberschüsse aus Erneuerbaren Energien genutzt um die Abregelung der Erzeugungsanlagen zu verhindern sowie die Flexibilität des Stromnetzes massiv zu erhöhen. Eine der Schlüsselinnovationen ist hierbei die Verknüpfung des Energiemanagementsystems mit Energiespeicherlösungen sowie die ganzheitliche Betrachtung des Energieversorgungssystems im Gegensatz zur bisher üblichen, ausschließlichen elektrischen oder thermischen Perspektive.

Das Hauptziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Validierung eines innovativen Systems zum Energiemanagement, zur Energiespeicherung und zum flexiblen Einspeisen von unterschiedlichsten erneuerbaren Energien ins Stromnetz und/oder ins Wärmenetz durch Verknüpfung des elektrischen mit dem thermischen Sektor. In der nachfolgenden Abbildung ist das Grundprinzip dieses CHEST-Systems dargestellt.

Chest principle
Funktionsprinzip eines CHEST-Systems mit Beladung (links) und Entladung (rechts)

Das Besondere am CHEST-System ist die Verbindung mit einem Nahwärmesystem. Die Hauptkomponenten des Systems sind eine Hochtemperatur-Wärmepumpe, ein Hochtemperatur-Wärmespeicher, ein saisonaler Wärmespeicher und ein ORC-Motor für die Rückverstromung der gespeicherten thermischen Energie. Wärme unterschiedlichster Quellen (Solarthermie, Biomasse, Abwärme) wird in den saisonalen Wärmspeicher eingebracht. Mithilfe der Wärmepumpe und Strom z.B. aus Windenergieanlagen oder Photovoltaik erfolgt die Beladung des Hochtemperatur-Wärmespeichers.

CHEST charging
Beladung von Hochtemperatur- und saisonalem Wärmespeicher durch verschiedene (erneuerbare) Energiequellen

Bei der Entladung erfolgt die Stromerzeugung über den ORC-Prozess. Außerdem kann Wärme aus dem saisonalen Wärmespeicher für die Nahwärmeversorgung von Quartieren genutzt werden.

CHEST discharging
Entladevorgang mit Rückverstromung und Wärmeabgabe z.B. an ein Quartier

Mit dem CHEST-System ist es möglich, das Verhältnis von Strom- und Wärmeerzeugung sehr flexibel an den aktuellen Bedarf anzupassen. Aufgrund der Tatsache, dass bei der Beladung nicht nur elektrische, sondern auch thermische Energie in das System eingebracht wird, kann der Wirkungsgrad der elektrischen Energiespeicherung (also das Verhältnis von erzeugter elektrischer Energie bei der Entladung zur eingebrachten elektrischen Energie bei der Beladung) auch > 100 % betragen.

 

Laufzeit

04/2018 - 03/2022

 

Projektpartner

Neben dem IGTE sind noch folgende 11 weitere Projektpartner in das Projekt involviert:

  • Fundacion Tecnalia Research and Innovation (Koordinator)
  • Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
  • IREN Spa
  • Planenergi
  • Aiguasol
  • Encontech BV
  • Universiteit Gent
  • Universitat Politecnica de Valencia
  • University of Ulster
  • PNO Innovation
  • Goiener

 

Danksagung

Das Projekt CHESTER wird im Rahmen von Horizon2020 im "research and innovation programme" der Europäischen Union gefördert, Förderkennzeichen 764042. Die Autoren danken für die Unterstützung und übernehmen die Verantwortung für die Veröffentlichung.

Kontakt

Dieses Bild zeigt  Dipl.-Ing. Dominik Bestenlehner
 

Dipl.-Ing. Dominik Bestenlehner

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Dieses Bild zeigt  Dipl.-Ing. Sven Stark
 

Dipl.-Ing. Sven Stark

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

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