Energy Lab 2.0 vernetzt Erzeuger, Speicher und Verbraucher

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Karlsruher Institut für Technologie KIT

Effiziente, nachhaltige und sichere Stromnetze sind gefragt

„Noch immer ist das Problem nicht gelöst, effiziente, nachhaltige und sichere Stromnetze bereitzustellen, um erneuerbare Energien flächendeckend einzuspeisen“, sagt Professor Jürgen Mlynek, Präsident der Helmholtz-Gemeinschaft. „Mit dem Energy Lab 2.0 werden in Europa erstmals größere Versuchsanlagen zur Stromerzeugung, Energiespeicherung und -nutzung miteinander kombiniert, um daraus ein intelligentes Gesamtsystem zur Energieversorgung zu entwickeln. Die Verknüpfung der Expertisen unterschiedlicher Helmholtz-Zentren zeigt einmal mehr, wie notwendig übergreifendes wissenschaftliches Arbeiten ist“, so Mlynek.

Das Energy Lab 2.0

Das Projekt ist eingebettet in die Gesamtstrategie der Helmholtz-Gemeinschaft zum Thema Energie. Für das Energy Lab 2.0 errichten die Partner bis 2018 ein Simulations- und Kontrollzentrum und einen energietechnischen Anlagenverbund am KIT-Campus Nord, ein Elektrolyse-Testzentrum am Forschungszentrum Jülich und eine Testanlage zur Erprobung von Power-to-Heat-Konzepten am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Stuttgart.

Der Anlagenverbund verknüpft charakteristische Komponenten zur Strom-, Wärme- und Synthesegaserzeugung mit verschiedenen Energiespeichertechnologien und Verbrauchern. Dazu werden vorhandene große Versuchseinrichtungen am KIT in das Energy Lab 2.0 integriert: der Solarstrom-Speicher-Park, die bioliq-Pilotanlage und ausgewählte Energieverbraucher am KIT-Campus Nord. Elektrische, elektrochemische und chemische Speicher sowie eine last- und brennstoffflexible Gasturbine mit Generator werden als neu zu schaffende Komponenten den Anlagenverbund ergänzen.

Ein Simulations- und Kontrollzentrum am KIT verknüpft alle Komponenten des Anlagenverbundes am KIT und der Partner über Informations- und Kommunikationstechnologien zu einem intelligenten Gesamtsystem („Smart Energy System“). In der Kombination ist diese Infrastruktur die erste ihrer Art in Europa.

Langfristig lassen sich zusätzlich externe Versuchsanlagen und – in Kooperationen mit der Industrie – auch große externe Komponenten des Energiesystems wie Windparks, Geothermieanlagen, konventionelle Kraftwerke und große industrielle Verbraucher in das Energy Lab 2.0 einbinden.

Stufenweise Entwicklung und Validierung

Im Energy Lab 2.0 entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Werkzeuge und Ansätze zur Netzstabilisierung zunächst im Modell. Dazu dienen ein Experimentierfeld mit allen relevanten Systemkomponenten in kleinerem Maßstab sowie ein Testfeld für elektrische Netzkomponenten mit Echtzeitsimulation. Die Validierung erfolgt anschließend auf der Ebene des Anlagenverbundes. Auf Basis der Ergebnisse können im dritten Schritt reale Energiesysteme simuliert und beispielsweise unter dem Blickwinkel der Netzstabilität analysiert werden. Projektleiter ist Professor Roland Dittmeyer, Leiter des KIT-Instituts für Mikroverfahrenstechnik (IMVT). Von der gesamten Investitionssumme mit 22 Millionen Euro werden 16,75 Millionen Euro am KIT investiert. Die Helmholtz-Gemeinschaft bringt insgesamt 15 Millionen Euro in das Energy Lab 2.0 ein. Mit drei Millionen Euro fördert das Land Baden-Württemberg das Energy Lab 2.0. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt das Projekt mit zusätzlichen 2,5 Millionen Euro, das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) mit 1,5 Millionen Euro. Das Energy Lab 2.0 ist für einen Betrieb über 20 Jahre ausgelegt.

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