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Enerige & Management > F&E - Reallabor zu Sektorkopplung erwartet neue Aufgaben
Liefern reale Daten für Prognosen und Simulationen: Musterhäuser am KIT, Quelle: KIT / Markus Breig
F&E:
Reallabor zu Sektorkopplung erwartet neue Aufgaben
Intelligente Sektorkopplung gilt als Schlüsselelement eines klimaneutralen Energiesystems. Erforscht wird sie im SEKO-Reallabor des KIT, dessen Förderung jetzt massiv aufgestockt wurde.
 
Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist eine Forschungsinfrastruktur aufgebaut worden, um neue Strategien und Technologien für die Sektorenkopplung (SEKO) zu entwickeln und zu erproben. Auf dem Weg zu einem neuen Modellierungssystem haben die Forschenden erste Meilensteine erreicht. Das Bundesforschungsministerium stockt seine Förderung für das SEKO-Reallabor nun um 10 Mio. Euro auf insgesamt 16,5 Mio. Euro auf.

„Unser Ziel ist es, alle Energieformen in einem Gesamtmodell zu betrachten und bedarfsgerecht zu erzeugen, zu speichern und umzuwandeln“, erläutert Prof. Joachim Knebel, am KIT Koordinator des Forschungsvorhabens SEKO. In diesem Projekt werden neue Rechenmodelle und -instrumente entwickelt. Sie ermöglichen es, nicht nur das Verhalten einzelner Komponenten wie Batterien, Gasturbinen, Elektrolyseure, Stromrichter oder Generatoren in Echtzeit und auf der Basis realer Daten zu simulieren, sondern auch deren Zusammenspiel im Kontext des zu erwartenden Bedarfs und der aktuellen Netzkapazitäten. „Wir können in unserem Reallabor alle in Zukunft möglichen Prozesse und Pfade zur Energieumwandlung, von Power-to-X über Kraft-Wärme-Kopplung bis hin zu Geothermieanwendungen als digitalen Zwilling abbilden“, sagt Knebel.

Prognosen zu Belastungen von Strom-, Gas- und Wärmenetz

Unter anderem ist es den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern gelungen, das thermische Verhalten von Gebäuden in einem einzigen Simulationsmodell zusammenzuführen. Es ermöglicht Prognosen zum Wärmeverbrauch, zu den Bedarfen an Wärme und Kälte und zu den hieraus resultierenden Belastungen des Strom-, Gas- und Wärmenetzes.

Die hierfür notwendigen Daten lieferten die Musterhäuser des Living Lab Energy Campus (LLEC) mit Bürogebäuden und Laborhallen, die von Mitarbeitenden des KIT im Realbetrieb genutzt werden und die gesamte Bandbreite von Technologien zur Wärme- und Kälteversorgung abbilden. Ausgewertet und weiterverarbeitet wurden diese Daten im Energy Lab 2.0. Neben dem LLEC bildet es die zweite wichtige Säule der Infrastruktur für die SEKO-Forschungen. Mit dem Smart Energy System Simulation and Control Center (SenSSiCC) umfasst das Energy Lab 2.0 neben einem Photovoltaik-Feld, einem Großbatteriespeicher, einem Gasturbinenprüfstand sowie Containeranlagen zur Methanisierung (Power-to-Gas) und zur Power-to-Liquid-Synthese auch die zentrale Leitwarte für das Reallabor.

Szenarien für die Energieversorgung im Gesamtsystem

„SEKO ermöglicht es uns, an einem neuen Modellierungsansatz zu arbeiten, der die immer komplexer werdenden Szenarien für die Energieversorgung in einem Gesamtsystem erfasst“, betont Knebel. Mithilfe eines solchen Modells könne man mögliche Transformationspfade mit dem Ziel Klimaneutralität bis 2045 beschreiben und bewerten.

Bislang fördert das BMBF im Rahmen von SEKO vier Teilprojekte mit einem Volumen von 6,5 Mio. Euro. Diese adressieren mit Blick auf die Sektorenkopplung unter anderem die elektrischen Verteilnetze, den Gebäudewärmesektor, Technologien zur Gasversorgung sowie Informations- und Kommunikationstechnologien für ein intelligentes, stabiles und sicheres Energiesystem. Mit der Budgetaufstockung in Höhe von 10 Mio. Euro können nun zwei weitere Arbeitspakete starte. Sie fokussieren zum einen auf die gebäudeintegrierte CO2-Abscheidung und -Umwandlung, zum anderen auf einen neuartigen Power-to-Liquid-Prozess fokussieren.

Beim ersten Arbeitspaket steht eine neue Generation von Klima- und Lüftungsanlagen im Mittelpunkt, die Gebäude durch direkte Luftfiltration zu CO2-Senken machen könnten. Beim zweiten Arbeitspaket wird in einer Pilotanlage erstmals ein integrierter Prozess validiert, der die Produktion von synthetischem Methanol aus CO2 von Biogasanlagen oder Klärwerken sowie grünem Wasserstoff aus der Elektrolyse kombiniert.

Das Forschungsvorhaben SEKO läuft inklusive der Aufstockung noch bis März 2023. 
 

Peter Koller
Redakteur
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Donnerstag, 21.10.2021, 12:50 Uhr

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