Stromerzeugungslandschaft der Zukunft

 

Motivation

Die Struktur der Energieversorgung in Europa befindet sich aktuell in einem starken Wandel, der vorwiegend durch den stetigen Zuwachs an regenerativen Stromerzeugungskapazitäten geprägt ist. Dies trifft im Besonderen auf die Situation in Deutschland zu, da der politisch beschlossene Ausstieg aus der Nutzung der Kernenergie und der Subventionsmechanismus des Erneuerbare Energien Gesetzes (EEG) den Zubau regenerativer Stromerzeugungskapazitäten hier fördern. Neben den Vorteilen einer klimaneutralen Stromerzeugung aus diesen Kapazitäten ergibt sich durch den resultierenden hohen Anteil an der gesamten Stromerzeugung auch eine Vielzahl an technischen, ökonomischen und gesellschaftlichen Herausforderungen. Als Antwort auf diese Herausforderungen sind derzeit verschiedene Entwicklungstendenzen im Bereich der Energieerzeugung zu registrieren. Zum einen ist eine vermehrte gekoppelte Strom- und Wärmeerzeugung in kleineren dezentralen Einheiten zu beobachten. Dies steht im Gegensatz zum bisherigen Schwerpunkt der Stromerzeugung in großen zentralen Kraftwerkseinheiten. Als potentieller Lösungsansatz für die hohe Volatilität und die geringe Prognostizierbarkeit der regenerativen Stromerzeugung befindet sich derzeit eine Vielzahl von Stromspeichertechnologien in verschiedenen Phasen der Entwicklung. Dies umfasst die Weiterentwicklung von bereits etablierten Technologien wie z.B. Batterie-Speichern und die Entwicklung neuer Speichertechnologien wie z.B. verschiedenen Power-to-Gas Konzepten. Als Beitrag zur Bewältigung der genannten Herausforderungen und der Fortführung der beschriebenen Entwicklungstendenzen hat die RWTH Aachen unter anderem unter der Federführung des IKDG das interdisziplinäre Projekt „Kommunale Energieversorgungsysteme der Zukunft“ ins Leben gerufen.

 

Methode

Ziel der Forschung ist es technische, ökonomische und gesellschaftliche Lösungen für zukünftige dezentral geprägte kommunale Energieversorgungssysteme mit einem hohen Anteil regenerativer Stromerzeugung zu entwickeln. Einer der Schwerpunkte ist die Entwicklung eines Simulationswerkzeugs zur Analyse der Auslegung und der Betriebsweise dieser Art von Energieversorgungssystemen, die sich vor allem durch eine Integration von volatilen regenerativen Erzeugungskapazitäten und disponiblen Energiewandlungs- und Speichersystemen auszeichnen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung eines Demonstrationssystems auf dem Campus-Melaten der RWTH Aachen. Diese Demonstrationssystem soll einerseits zur Validierung und Weiterentwicklung der Simulationswerkzeuge dienen. Darüber hinaus soll es die experimentelle Analyse der Interaktion zwischen realen System-Komponenten und deren Weiterentwicklung in einer realen Entwicklungsumgebung ermöglichen.