好消息是，可再生能源占德國(guó)發(fā)電量的近50%。壞消息是，他們?nèi)狈m應(yīng)當(dāng)今不斷變化的電力需求的靈活性。它們僅在風(fēng)吹或陽光普照時(shí)提供電能。在理想世界中，工程師將找到一種方法來存儲(chǔ)可再生能源產(chǎn)生的大量能量，并協(xié)調(diào)電力生產(chǎn)和存儲(chǔ)。這正是弗勞恩霍夫算法與科學(xué)計(jì)算SCAI研究所牽頭的ES-FLEX-INFRA聯(lián)合項(xiàng)目的目標(biāo)。

ES-FLEX-INFRA項(xiàng)目由北萊茵-威斯特法倫州資助，其明確目標(biāo)是將能源部門結(jié)合起來，以使其基礎(chǔ)設(shè)施更加靈活。為此目的開發(fā)的軟件旨在使電力公司能夠分析和轉(zhuǎn)移負(fù)載，并將存儲(chǔ)設(shè)施集成到城市基礎(chǔ)設(shè)施中。TH科隆應(yīng)用科學(xué)大學(xué)Werusys GmbH&Co. KG和Rheinische NETZGesellschaft mbH已加入Fraunhofer SCAI。

“當(dāng)電力需求很高但陽光不燦爛時(shí)會(huì)發(fā)生什么?情況逆轉(zhuǎn)時(shí)我們?nèi)绾问褂檬Ｓ嗄茉?如果可再生能源的份額繼續(xù)增長(zhǎng)，那么各個(gè)能源部門的傳統(tǒng)努力就是優(yōu)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(qū)域供熱和運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域聯(lián)系起來。”支持Fraunhofer SCAI項(xiàng)目的Bernhard Klaassen博士說。“例如，轉(zhuǎn)移負(fù)載以平衡發(fā)電和消耗，利用工業(yè)廢熱和存儲(chǔ)熱能要比以電形式存儲(chǔ)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(gè)能源部門，該部門耦合就可以用來調(diào)節(jié)熱量的生產(chǎn)和存儲(chǔ)。產(chǎn)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(tài)下，這種交叉能源管理將是發(fā)電和生熱的完美結(jié)合，再加上該能源的最佳存儲(chǔ)，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(zhǎng)期解決方案，從而獲得主流認(rèn)可。

研究人員在仿真中進(jìn)行了虛擬試驗(yàn)，以開發(fā)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(fù)載條件下的真實(shí)電網(wǎng)。他們的評(píng)估涉及電力，天然氣和供熱領(lǐng)域。

可以使基礎(chǔ)架構(gòu)更加靈活的一些選項(xiàng)包括：

使用熱泵，蓄能器或電網(wǎng)利用通常不使用的廢熱和其他熱流

將電能轉(zhuǎn)化為天然氣的解決方案付諸實(shí)踐，以利用剩余的電能產(chǎn)生甲烷，同時(shí)利用電能轉(zhuǎn)化為制熱系統(tǒng)的過程熱量

采購(gòu)甲烷并將其輸入氣網(wǎng)和存儲(chǔ)設(shè)施，并將其用于熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)

將多余的電力輸送到電動(dòng)汽車或通過電力轉(zhuǎn)換為天然氣的汽車

首次工業(yè)應(yīng)用啟動(dòng)并運(yùn)行

“對(duì)存儲(chǔ)和其他靈活選擇的需求將繼續(xù)增長(zhǎng)。如果我們?cè)O(shè)法將電力，熱力，天然氣和運(yùn)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(jīng)濟(jì)成功，例如，通過電動(dòng)方式或以天然氣為動(dòng)力的車輛，并利用潮流和存儲(chǔ)協(xié)同效應(yīng)。” Klaassen說。

行業(yè)正在發(fā)現(xiàn)部門耦合的好處。公司正在研究Fraunhofer SCAI開發(fā)的仿真軟件，以支持其計(jì)劃工作，例如用于氫氣應(yīng)用。德國(guó)領(lǐng)先的天然氣管道運(yùn)營(yíng)商，位于埃森的Open Grid Europe GmbH(OGE)等已經(jīng)在工業(yè)應(yīng)用中使用它。