Aktuelle Forschungsprojekte

AEL-MALFE - Alkalische Elektrolyse - Membranelektrolyse mit anionenleitfähigem Festelektrolyt

Laufzeit: 01.01.2017 - 31.12.2019

Fördermittelgeber: Europäischen Fond für regionale Entwicklung (EFRE) und das Ministerium für Wirtschaft und Energie des Landes Brandenburg

Projektbeschreibung

Wasserstoff übernimmt als Energiespeicher eine immer größer werdende Rolle im Bereich der Energieversorgung. Die Elektrolysetechnologie dient hierbei als Möglichkeit Überschüsse elektrischen Stromes aus regenerativen Energiequellen effizient und in großtechnischem Maßstab zu speichern. Diese Option gewinnt auch im Energieland Brandenburg immer mehr an Bedeutung.

Dazu wurde am Wasserstoff- und Speicherforschungszentrum am Lehrstuhl Kraftwerkstechnik am 1.1.2017 das Forschungsprojekt „AEL-MALFE“-Alkalische Elektrolyse - Membranelektrolyse mit anionenleitfähigem Festelektrolyt gestartet. Das Projekt mit einer Laufzeit von 3 Jahren und einem Gesamtvolumen von rund 740.000 € wird durch den Europäischen Fond für regionale Entwicklung (EFRE) und das MWE des Landes Brandenburg im Rahmen der StaF-Richtlinie "Stärkung der technologischen und anwendungsnahen Forschung an Wissenschaftseinrichtungen" finanziell gefördert.

Das Ziel des Forschungsprojektes MALFE ist die Weiterentwicklung und der Aufbau eines technologisch innovativen Zellkonzeptes für die alkalische Wasserelektrolyse auf der Basis einer anionenleitfähigen Membran als Festelektrolyt. Bei diesem Konzept entfällt der Elektrolytkreislauf. Gleichzeitig wird bei dieser Technologie intrinsisch die Gasqualität der Produktgase verbessert, was wiederum den erforderlichen Aufwand für die Gasreinigung gegenüber der konventionellen Technologie minimiert. Das neuartige Zellkonzept soll an einem Prototyp im Labormaßstab getestet werden. Mit den Forschungsergebnissen werden die wissenschaftlichen und anwendungsnahen Grundlagen für die Entwicklung technisch verbesserter Elektrolyseure für die Herstellung von Wasserstoff gelegt.

Das Projekt ordnet sich thematisch in den Masterplan Energietechnik Berlin-Brandenburg, Handlungsfeld Energienetze, -speicher/E-Mobilität ein.

Kontakt:

Dr. rer. nat. Ulrich Fischer, Leiter Wasserstoff- und Speicherforschungszentrum

Dipl.-Ing. Daniel Tannert, Akademischer Mitarbeiter

WindNODE - Das Schaufenster für intelligente Energie aus dem Nordosten Deutschlands

Laufzeit: 01.12.2016 – 30.11.2020

Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Projektbeschreibung

Der Lehrstuhl Kraftwerkstechnik der BTU Cottbus-Senftenberg hat gemeinsam mit über 50 Partnern seine vierjährige Mitarbeit an der nordostdeutschen Modellregion für intelligente Energie begonnen. Das gesamte Verbundprojekt WindNODE hat einen Gesamtumfang von rund 70 Mio. € und wird vom BMWi gefördert.

Abbildung 1: Partner des Verbundprojekts WindNODE

WindNODE steht für die effiziente Integration von großen erneuerbaren Erzeugungs-kapazitäten, Stromnetzen und Nutzern auf Basis digitaler Vernetzung. Das Projekt soll für ein breites Publikum Schaufenster der Energiewende der Region werden.

Abbildung 2: Ziele des Verbundprojekts WindNODE

KONRAD - Konzepte und Betriebsstrategien für lastflexible Feuerungs- und Dampfsysteme

Laufzeit: 01.09.2016 - 31.08.2020

Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Projektbeschreibung

Im Rahmen des Projektes sollen die Auswirkungen der veränderten lastflexiblen Betriebsweise auf die Teilsysteme und Kraftwerkskomponenten für kohlegefeuerte Kraftwerks-Bestandsanlagen sowie das Gesamtkraftwerk vertieft und systematisiert untersucht werden. Die Untersuchungen im geplanten Vorhaben richten sich auf das Verbrennungssystem, die beheizten Kesselbauteile (Feuerraum, Heizflächen) sowie die unbeheizten Bauteile des Wasser-Dampf-Systems und sollen unter Einbeziehung kohlegefeuerter Bestands-Partnerkraftwerke erfolgen.

Partner:

  • ­Vattenfall Europe Generation AG
  • ­RWE Power AG
  • Kraftanlagen München GmbH
  • ­ALSTOM Boiler Deutschland GmbH
  • Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe GmbH
  • TÜV Süd Industrie Service GmbH
  • ASCORi GmbH & Co. KG
  • CheMin GmbH
  • Allianz Risk Consulting GmbH
  • RECOM Services GmbH

Modulentwicklung eines Software-Tools für die Einsatzplanung und Steuerung von „Power to Heat“ Anlagen zur effizienten Nutzung überschüssiger, ansonsten nicht nutzbarer Erneuerbarer Energie

Laufzeit: 01.05.2016 - 30.04.2018

Fördermittelgeber:  ILB Investitionsbank des Landes Brandenburg (ProFIT Brandenburg-Programm)

Projektbeschreibung

Im Rahmen der Clusterstrategie des Landes leistet das angestrebte Projekt einen ganz konkreten Beitrag zur Umsetzung der zukunftsweisenden Brandenburger Energiestrategie. Das Projekt entspricht den Anforderungen des Masterplanes Energietechnik Berlin Brandenburg.

Partner: IBAR Systemtechnik GmbH, Cottbus

Verbundforschungsprojekt für die Befähigung von PV-Kraftwerken zur Übernahme einer ganzheitlichen Energieversorgung in Kombination mit fossilen Erzeugern und Speichern

Laufzeit: 01.11.2014 - 31.10.2017

Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Projektbeschreibung

Der Lehrstuhl Kraftwerkstechnik hat den Zuschlag für ein F+E-Teilvorhaben erhalten, das auf die Entwicklung eines Simulationstools für die wirtschaftliche Optimierung von PV-Kraftwerken in hybriden Energieanlagen auf Basis kundenspezifischer Lastprofile abzielt. Das Vorhaben wird über eine Laufzeit von drei Jahren durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert.
Im Fokus steht die Entwicklung eines Simulationstools für Kombinationen von Photovoltaik (PV) mit Diesel/Gas-Generatoren und Speichern sowie optional die Ergänzung von Wasserkraft und Windenergie. Mittels Simulationen sollen dabei Auslegung und unterschiedliche Energietechnologien in Kombinationen untersucht werden. Das Hybridkraftwerk soll wahlweise auf Kapitalrentabilität oder auf Stromerzeugungskosten optimiert werden können. Gleichzeitig soll ein geeignetes Einstrahlungs- und Photovoltaik-Modulmodell entwickelt werden, welches das Verhalten der vom Unternehmen BELECTRIC eingesetzten PV-Module exakter vorhersagen und valide Ertragsprognosen treffen kann.

Ziele des Projektes

  • Entwicklung zukünftiger marktfähiger Photovoltaik-Kraftwerke in Kombination mit anderen Erzeugerartenund als „Hybridkraftwerke“
  • Technologieentwicklungen entsprechend den internationalen Marktbedürfnissen - ganzheitliche Kostenoptimierung der KW in dezentraler, standardisierter und kundenangepasster Bauweise
  • Anpassung der Fähigkeit von PV-Kraftwerken nach Anforderungen internationaler Netzbetreiber, zur Bereitstellung notwendiger Netzdienstleistungen bis hin zur kompletten Übernahme der Netzführung mit erneuerbaren Energien in lokalen Netzen.

Schwerpunkte des Lehrstuhls Kraftwerkstechnik

  • Grundlagen für eine wirtschaftliche Optimierung der PV-Kraftwerke in Hybridkraftwerken auf Basis kundenspezifischer Lastprofile
  • Erarbeitung eines Simulationstools zur Auslegung der Kombination PV + Diesel/Gas + (optional) Wasserkraft + (optional) Wind
  • Optimierungskriterien sind wahlweise Kapitalrentabilität (ROI) oder Stromgestehungskosten (LCOE)

Partner

  • ­BELECTRIC GmbH, Kolitzheim
  • ­Adensis GmbH, Dresden
  • ­GE Energy Power Conversion GmbH, Berlin
  • ­Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., München
  • ­Jurchen Technologie GmbH, Helmstedt
  • ­MTU Friedrichshafen GmbH, Friedrichshafen
  • Padcon GmbH, Kitzingen

Kontakt: Sebastian Mieck

Systemdienstleistungen und Energiespeicherung mittels Großbatterien zur Stabilisierung von Netzen mit hohen EE- Anteilen – Konzeption und Demonstration

Laufzeit: 01.03.2013-30.06.2018

Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung

Projektbeschreibung
  • Untersuchungen eines Li-Ion-Batteriespeichers in Feldheim
  • ca. 10 MW Leistung, ca. 10 MWh Kapazität
  • Inbetriebnahme des Speichers 2015

Partner:

  • ­Energiequelle GmbH
  • 50Hertz Transmission GmbH

 

 

WESpe - Wissenschaftliche Forschung zu Windwasserstoff-Energiespeichern

Laufzeit: 01.12.2013 - 31.12.2017

Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Projektbeschreibung

Wie lässt sich überschüssige Windenergie im energiewirtschaftlichen Maßstab als Wasserstoff zwischenspeichern? Dieser Frage gehen Forscher im Projekt WESpe auf den Grund. An dem vom BMWi mit rund 4 Mill. Euro geförderten Projekt sind 5 Forschungspartner beteiligt. Die Konsortialführung liegt beim Wasserstoff- und Speicherforschungszentrum am Lehrstuhl Kraftwerkstechnik der BTU.

Die Forschungspartner betrachten alle Komponenten des Gesamtsystems, von der Elektrolysetechnologie, gekoppelt mit fluktuierenden erneuerbaren Energien, über die Untergrundgasspeicherung bis zur Gasnetzanbindung aus technischer und ökonomischer Sicht. Fragen zur Akzeptanz und Kommunikation dieser Technologie in der Öffentlichkeit werden ebenfalls untersucht.

Die folgende Übersicht zeigt die Projektpartner mit Ihren Forschungsschwerpunkten.

Abbildung1: Partner und Forschungsschwerpunkte beim WESpe-Projekt

Ein wichtiger Teil des Projektes ist die Optimierung der technischen Komponenten von Wind-Wasserstoff-Systemen. Ziel ist die längere Dauerhaltbarkeit bei besserer Leistung. Erstmals werden auch die Technologien der PEM-Elektrolyse und der alkalischen Elektrolyse nebeneinander in einem Projekt untersucht.

Der Schwerpunkt des Wasserstoff- und Speicherforschungszentrums am Lehrstuhl Kraftwerkstechnik der BTU liegt in der Erprobung und Weiterentwicklung der alkalischen Druckelektrolyse. Hier spielt insbesondere das dynamische Betriebsverhalten bei der direkten Kopplung mit fluktuierenden Erneuerbaren Energiequellen (Wind, PV) eine wesentliche Rolle.

Abbildung 2: Alkalische 60-bar Druckelektrolyseanlage am Wasserstoff- und Speicherforschungszentrum
Abbildung 3: Wind-Wasserstoffpfade mit Untergrund-Kavernen-Speicherung

Für die Elektrolyseanlage mit allen Nebenkomponenten wurde ein detailliertes Simulationsmodell aufgebaut, das in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern für eine Gesamtsimulation verschiedener Wind-Wasserstoffpfade mit realen Eingangs- und Ausgangsdaten verwendet wird. Im rechten Bild sind beispielhaft verschiedene Pfade mit Untergrund-Kavernen-Speicherung für Wasserstoff dargestellt. Auf Basis dieser Simulationen ist eine technische und anschließend wirtschaftliche Bewertung dieser Pfade möglich.

Kontakt:

Dr. rer. nat. Ulrich Fischer, Leiter Wasserstoff- und Speicherforschungszentrum

Dipl.-Ing. André Voigt, Akademischer Mitarbeiter