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Energiesystemtechnologien

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  • Sektorenkopplung Strom/Wärme/Mobilität im Energiesystem der Zukunft
    Sektorenkopplung Strom/Wärme/Mobilität im Energiesystem der Zukunft

    Die Kopplung der Sektoren Strom, Wärme und Mobilität verleiht der städtischen Infrastruktur zukünftiger Smart Cities mehr Effizienz. Durch die enge Verzahnung von Energie- und Informationsflüssen lassen sich Energieerzeugung und -nachfrage besser aufeinander abstimmen.

Im Energiesystem spielen dezentrale als auch informations- und kommunikationstechnische Elemente eine deutlich wachsende Rolle. Daher sind die Interaktion verschiedener räumlicher Ebenen, das Zusammenspiel von Einzeltechnologien, die Anpassung von Erzeugung und Nachfrage sowie die zunehmende Digitalisierung zentrale Forschungsthemen. Zum einen bezieht sich das auf elektrotechnische Fragestellungen in Bezug auf das Stromnetz und die Betriebsführung bzw. Wechselwirkung technologischer Komponenten, zum anderen betrifft dies aber auch Fragestellungen zur grundlegenden Architektur eines zukünftigen Energiesystems. Durch die zunehmende Dezentralisierung mit einem hohen Anteil erneuerbarer Energien rücken die Verteilnetze stärker in den Fokus. Aber auch Maßnahmen zur Flexibilisierung der Energienetze werden wichtiger, zum Beispiel die Sektorenkopplung. Dies trifft insbesondere auf städtische Infrastrukturen zu, da durch die Kopplung der Sektoren Strom, Wärme und Mobilität für Wohnungen, Gewerbe und Nahverkehr besonders große Potentiale bestehen, die auf Komponentenebene zum Teil bereits umgesetzt werden.

Die Arbeiten erfolgen im DLR-Institut für Vernetzte Energiesysteme unter Beteiligung des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik, des DLR-Instituts für Solarforschung und des DLR-Instituts für Verbrennungstechnik.

Sektorenkopplung, Gebäude-, Stadt- und Quartierslösungen

In einem zukünftigen Energiesystem kommt der Sektorenkopplung als Flexibilisierungsoption und Integration von strombasierten erneuerbaren Energien eine wichtige Rolle zu. Strom-Wärme-Technologien wie KWK oder Wärmepumpen werden als Komponenten in Gebäude- und Quartierskonzepten untersucht und optimiert. Die Sektorenkopplung bezieht sich auch auf Strom-Kraftstoff-Technologien (Wasserstoff, Kohlenwasserstoffe) und die Elektromobilität, die eine Dekarbonisierung des Verkehrssektors erlauben. Zudem werden Energieversorgungslösungen sowie deren intelligentes Management entwickelt. Neben der Nutzung von Sonnenenergie in solarthermischen Kraftwerken werden im Bereich Energiesystemtechnologie neue Konzepte der Energiekonversion zur lokalen Energieversorgung urbaner Räume entwickelt.

Netztechnologien

Stromnetze werden auch in dem zukünftigen Energiesystem eine wichtige Rolle spielen. Wir untersuchen und entwickeln in diesem Forschungsgebiet elektrotechnische Komponenten im Netzsystem sowohl in Gleichstrom- wie auch im Wechselstromnetzen und deren Verbindung. Gerade durch die Nutzung erneuerbarer Energien kommt dabei Gleichstromlösungen eine hohe Bedeutung zu. Auch Netzschutz, Betriebsführung und Regelkonzepte stehen im Fokus, da zum Beispiel bisherige Mechanismen der Netzführung und -stabilisierung verstärkt von leistungselektronischen Komponenten übernommen werden.

Flexibilisierung, Systemdienstleistungen und Energiemanagement

Intelligentes Energiemanagement wird auf verschiedenen Skalen immer wichtiger. Zum einen betrifft dies die verschiedenen Netzebenen, zum anderen aber auch dezentralisierte Strukturen, zum Beispiel durch Eigenverbrauch bei erneuerbaren Energien und die Wechselwirkungen dieser Ebenen mit den verschiedenen Sektoren (Strom, Wärme, E-Mobilität) auf Gebäude-, Quartiers- und Stadtebene. Dabei geht es zentral um Fragen, wie Energiebereitstellung, Lastflüsse und Energiebedarfe optimiert werden können (Smart Home, Smart City, Smart Grid). Zur Synchronisation von fluktuierender Erzeugung und Verbrauch werden zukünftige Flexibilisierungen mit Hilfe komplexer Netzsimulationen erforscht. Der Umbau des Erzeugungsportfolios in ein zunehmend elektrotechnisch dominiertes System erfordert zudem den Einsatz neuer Systemdienstleistungen zur Stabilisierung des Stromsystems.

Zuletzt geändert am:
06.02.2018 11:24:49 Uhr