Joule-Flex

Die bisherigen Untersuchungen und Entwicklungen zu Brayton-Prozess basierten Carnotbatterien beschränkten sich bisher auf (quasi-)stationäre Betrachtungen, um die energetische Gesamtperformance zu ermitteln sowie die Größen und Technologien der Komponenten zu beschreiben. Die zentrale Herausforderung ist nun die Abbildung der dynamischen Eigenschaften von ausgewählten Konfigurationen und deren thermischen Komponenten. Damit können betriebliche Anforderungen an Startzeiten und Lastwechsel gezielt weiterentwickelt und mit den Anforderungen der Zielmärkte abgeglichen werden.

Mit einem erfolgreichen Abschluss der geplanten Arbeiten an einer an die betrieblichen Anforderungen angepasste Brayton-Batterie für großmaßstäbliche Anwendungen auf der Sektorgrenze Strom-Wärme werden wesentliche Schritte hin zu neuartigen Technologieoptionen für die Energiewende geleistet.

Aufgaben

Für vorausgewählte Konzepte werden für die thermischen Komponenten, wie Wärmespeicher und Wärmeübertrager, vorhandene generische dynamische Modelle angepasst bzw. erweitert, so dass diese das transiente Verhalten der spezifischen Komponenten unter sich verändernden Bedingungen, wie Start-up, Shut-down und Wechsel von Betriebszuständen, beschreiben. Am Ende dieses ersten Schrittes werden die thermischen Komponenten mit Hilfe der erstellten transienten Modelle dynamisch charakterisiert. Hierbei wird sich geeigneter Methoden aus der Regelungstechnik bedient. Das transiente Verhalten der nicht-thermischen Komponenten, wie Turbomaschinen, wird unter Anwendung geeigneter Annahmen vereinfacht abgebildet.

Aus den Komponentenmodellen werden dynamische Modelle der Gesamtsysteme erstellt, mit deren Hilfe vorher definierte Parametervariationen in Bezug auf dynamische Eigenschaften durchgeführt werden. Die Ergebnisse werden dann mit den Anforderungen der Zielmärkte verglichen und die besten Konzepte als Leitkonzepte für die Weiterverfolgung in zukünftigen Projekten und Vorhaben definiert.