如何連接能源生產和存儲

好消息是，可再生能源占德國發電量的近50%。壞消息是，他們缺乏適應當今不斷變化的電力需求的靈活性。它們僅在風吹或陽光普照時提供電能。在理想世界中，工程師將找到一種方法來存儲可再生能源產生的大量能量，并協調電力生產和存儲。這正是弗勞恩霍夫算法與科學計算SCAI研究所牽頭的ES-FLEX-INFRA聯合項目的目標。

ES-FLEX-INFRA項目由北萊茵-威斯特法倫州資助，其明確目標是將能源部門結合起來，以使其基礎設施更加靈活。為此目的開發的軟件旨在使電力公司能夠分析和轉移負載，并將存儲設施集成到城市基礎設施中。TH科隆應用科學大學Werusys GmbH&Co. KG和Rheinische NETZGesellschaft mbH已加入Fraunhofer SCAI。

“當電力需求很高但陽光不燦爛時會發生什么?情況逆轉時我們如何使用剩余能源?如果可再生能源的份額繼續增長，那么各個能源部門的傳統努力就是優化能源使用“這將不再足夠了。取而代之的是，必須將能源，電力，天然氣，區域供熱和運輸等領域聯系起來。”支持Fraunhofer SCAI項目的Bernhard Klaassen博士說。“例如，轉移負載以平衡發電和消耗，利用工業廢熱和存儲熱能要比以電形式存儲能量更具成本效益和效率。”

通過交叉能源管理提高效率

一旦正確連接了各個能源部門，該部門耦合就可以用來調節熱量的生產和存儲。產生電力的不可避免的副作用是，熱量不僅僅是廢物。在最佳狀態下，這種交叉能源管理將是發電和生熱的完美結合，再加上該能源的最佳存儲，分配和使用。這將使基于可再生能源的電源更加可靠，并使之成為可行的長期解決方案，從而獲得主流認可。

研究人員在仿真中進行了虛擬試驗，以開發ES-FLEX-INFRA作為軟件支持的解決方案，但他們還研究了Rheinische NETZGesellschaft在不同負載條件下的真實電網。他們的評估涉及電力，天然氣和供熱領域。

可以使基礎架構更加靈活的一些選項包括：

使用熱泵，蓄能器或電網利用通常不使用的廢熱和其他熱流

將電能轉化為天然氣的解決方案付諸實踐，以利用剩余的電能產生甲烷，同時利用電能轉化為制熱系統的過程熱量

采購甲烷并將其輸入氣網和存儲設施，并將其用于熱電聯產系統

將多余的電力輸送到電動汽車或通過電力轉換為天然氣的汽車

首次工業應用啟動并運行

“對存儲和其他靈活選擇的需求將繼續增長。如果我們設法將電力，熱力，天然氣和運輸部門連接起來，例如，化石燃料和核能的出口將只有高效并取得經濟成功，例如，通過電動方式或以天然氣為動力的車輛，并利用潮流和存儲協同效應。” Klaassen說。

行業正在發現部門耦合的好處。公司正在研究Fraunhofer SCAI開發的仿真軟件，以支持其計劃工作，例如用于氫氣應用。德國領先的天然氣管道運營商，位于埃森的Open Grid Europe GmbH(OGE)等已經在工業應用中使用它。