AiF-FV-Nummer 15863 N

Entwicklung eines Auslegungstools für regenerative Energieversorgungssysteme mit Wasserstoffspeicherung


Status & Laufzeit

Abgeschlossen: 01.01.2009 bis 30.06.2011

Forschungsstellen

  • Universität Duisburg-Essen Fakultät Ingenieurwissenschaften Elektrotechnik und Informationstechnik Elektrische Anlagen und Netze
    Bismarckstr. 81, 47048 Duisburg
    http://www.uni-due.de/ean/

  • Zentrum für BrennstoffzellenTechnik gGmbH
    Carl-Benz-Str. 201, 47057 Duisburg
    http://www.zbt-duisburg.de/

Zusammenfassung

Ziel des Vorhabens war die Entwicklung eines Softwaretools, das die Auslegung und den Betrieb autarker und netzparalleler regenerativer Energieversorgungssysteme ermöglicht. Dieser Auslegungsprozess sollte in drei Stufen durchgeführt werden. 1. Festlegung der unter wirtschaftlichen oder energetischen Gesichtspunkten optimalen Systemarchitektur des Systems durch Auswahl der verschiedenen Komponenten aus einer Modellbibliothek mit Hilfe eiens regelbasierten Expertensystems. 2. Dimensionierung der Komponenten auf der Basis von Simulationsmodellen unter Berücksichtigung hochauflösender Energie- und Leistungsprofile. 3. Ermittlung einer optimalen Betriebsstrategie des Gesamtsystems. Dies kann unter technischen, energetischen oder wirtschaftlichen Gesichtspunkten geschehen. Technische Vorgaben wären z.B. min. Einscahltzeit der verscheidenen Komponten, min. Wartezeit bis zum Wiedereinschalten oder max. Betriebszyklen pro Tag. Wetterprognosen können zur energetischen Optimierung des Betriebs einbezogen werden. Bei netzparallelen Systemen könnte als wirtschaftlicher Aspekt zusätzlich ein Erzeugermanagement zur gewinnoptimierten Stromerzeugung Berücksichtigung finden. Neben der Berücksichtigung von Windrägerdn, PV-Modulen und Batterien sollten als wesentlicher Aspekt dieses Vorhabens die Komponenten eines Wasserstoffpfades zur Speicherung überschüssiger elektrischer Energie in der Auslegungssoftware implementiert werden. Hier lag ein Schwerpunkt in der Einbindung von Metallhydridspeichern, die sich insbesondere zur Speicherung von Wasserstoff bei niedrigen Drücken eignen. Die angestrebten Ziele des Vorhabens wurden erreicht. Für die Bausteine des Wasserstoffspeicherpfades, Elektrolyseur, Druckspeicher und Stromerzeugungsaggregat, wurden die benötigten Modelle angepasst. Für den Einsatz von Metallhydridspeichern wurden ein Modell basierend auf neuronalen Netzen und umfangreichen Messergebnissen entwickelt.Das Experten system zur Kompontenauswahl, eine Simulaitonsroutine zur Komponentendimensionierung sowie ein auf Fuzzy-Logik basierender Programmteil zur Entwicklung und Validierung der Betriebsstrategie konnten entwickelt werden. Um diese Programmteile benutzerfreundlichen zu verbinden, wurde mit Hilfe des Progamms Excel eine Benutzeroberfläche aufgebaut, aus der heraus die einzelnen Programmkomponenten gestartet und in der die jeweiligen Ergebnisse zusammengefasst werden. Die Verifikation des Tools erfolgte anhand ausgewählter Beispiele.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Dokumente