Systeme, Speicher & Netze
Die schnelle Ausbreitung zentraler und dezentraler Energieerzeugung Erneuerbaren Energien mit individueller Verfügbarkeit und Kontrollierbarkeit schafft eine neue, anspruchsvolle Nachfrage nach Energiespeicherung und -verteilung. Dies betrifft sowohl elektrische und thermische Energie, als auch Kraftstoffe und Gase.
Durch Fluktuation und mögliches Überangebot von elektrischer Energie, welche durch Erneuerbare Energieträger (wie Sonne, oder Wind) erzeugt wird, wird dem Speichervermögen in einem nachhaltigen Energiesystem eine wichtige Rolle zuteil. Unter diesem Aspekt nimmt auch die Umwandlung von Energie zur sicheren Speicherung und schnellen Verfügbarkeit an Wichtigkeit zu. Innovative und hoch entwickelte Materialien eröffnen hier neue Möglichkeiten zur Erfüllung dieser speziellen Aufgaben.
Die steigende Komplexität von Systemen und Netzen mit allen dazugehörigen Komponenten muss verlässlich und effizient verwaltet werden.
Aufgrund dieser Komplexität werden Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) angewandt um diese Netze zu simulieren, zu planen, zu betreiben und zu optimieren. Auf dem EST 2015 Kongress werden Experten verschiedener Disziplinen neue Entwicklungen aus dem Bereich Systeme, Speicher und Netze präsentieren und über neue Technologien, Möglichkeiten, Chancen und Risiken diskutieren.
Elektrochemische Energiespeicher
Akkus sind momentan die am weitesten verbreitete Technologie zur Speicherung von Strom. Die angestiegene Zahl mobiler Geräte und der wachsende E-Mobilitätssektor sowie die Verwendung von Photovoltaikanlagen zur Eigenversorgung führen zu einer hohen Nachfrage nach wiederaufladbaren Batterien in allen Leistungsgrößen. Akkus hoher Qualität sind immer noch teuer und benötigen zur Herstellung wertvolle (und teilweise knappe) Ressourcen.
Zu bewältigende Herausforderungen sind die Selbstentladung, die begrenzte Anzahl von Ladezyklen, die Länge der Ladezeit und eine angestrebte hoher Speicherfähigkeit pro Volumen oder Gewicht. Die EST interessiert sich für neueste Forschung und Innovationen im Bereich der elektrochemischen Speicher (dazu gehören z.B. innovative Materialien und Technologien wie Redox-Flow oder Nanowire) und für Ergebnisse von Prototyp- oder Feldtestanwendungen.
Chemische Energiespeicherung und synthetische Kraftstoffe (PtX, Wasserstoffumwandlung)
Eine Möglichkeit (Überschuss-)Strom im Großmaßstab (Netzdimension) zu speichern ist die chemische Energiespeicherung. Hauptsächlich basiert diese auf der Katalyse oder katalytischen Prozessen. Dieses EST Thema umfasst Strom-zu-Gas (PtG oder P2G) und Strom-zu-Flüssigkraftstoff (PtL) Konzepte genauso wie die generelle Produktion von synthetischen Kraftstoffen zur Energiespeicherung (z.B. durch das Fischer-Tropsch-Verfahren).
Mechanische Stromspeicherung
Die mechanische Stromspeicherung bedient sich der Umwandlung von Strom in mechanische Energie (Lageenergie, kinetische Energie) und der Zurückwandlung in Strom durch Generatoren. Pumpspeicher-Kraftwerke sind bekannte großmaßstäbliche Anwendungen, die in verschiedenen Ländern für die Netzstabilisierung oder das Speichern von Überschussstrom eingesetzt werden.
Andere Verfahren sind Luftdruckspeicher und Schwungräder, aber sind diese im großen Maßstab von nutzen? Die EST 2015 möchte die aktuellste Forschung und Innovationen im Bereich der mechanischen Energiespeicherung aufzeigen und über ihre Möglichkeiten diskutieren.
Thermische Energiespeicher
Ein zukünftiges Energiesystem muss auch thermische Energiespeicher in die Betrachtung miteinbeziehen. Insbesondere bei der Energiegewinnung aus Sonnenstrahlung (Solarthermie und Photovoltaik) entsteht in vielen Ländern während der Sommerperiode Überschussenergie. Diese sollte nicht verschwendet, sondern für eine spätere Nutzung gespeichert werden. Saisonale Energiespeicher, die Wärme länger als über 2 oder 3 Tage speichern, benötigen eine entsprechende Größe (insbesondere bei Anwendungen im großen Maßstab). Sensitive, latente und Absorptionsprozesse können für die thermische Energiespeicherung genutzt werden. Fortschrittliche Materialien sind Gegenstand aktueller Forschung, welche sowohl Lade- und Entladezeiten als auch die Speicherkapazität optimieren sollen. Das Schlagwort „Strom-zu-Wärme“ (PtH oder P2H) beschreibt die Umwandlung von Strom in Wärme zur direkten Nutzung oder für den Zweck der Speicherung.
Speicherung in Gasnetzen
Die Herstellung von Biogas oder Syngas aus regenerativen Energiequellen oder (Überschuss-)Strom schafft die Möglichkeit, die großen bestehenden Gasnetze als mächtige Speicher zu nutzen. Ist die bestehende Infrastruktur dafür bereit? Welches sind die Potentiale, die Grenzen, die Herausforderungen, die Hindernisse und die möglichen Lösungen? Welchen Beitrag können Forschung und Innovation leisten? Ist das Zusammenwachsen von Gas- und Stromnetzen eine sinnvolle Option und wie kann diese umgesetzt werden?
Wasserstoff (Herstellung, Speicherung, Nutzung)
Dieses Thema umfasst alle Aspekte der Herstellung, Speicherung und Nutzung von Wasserstoff. Relevante Schlagworte sind Elektrolyse, Wasserspaltung, künstliche Photosynthese und Protonenreduktion.
Stromnetze und Netzwerkintegration auf allen Ebenen
Dieses EST Thema rückt die Stromnetze und die Integration von Komponenten auf allen Ebenen in den Fokus: von der Stromherstellung im Kraftwerk über die Verteilung mittels Hochspannungsleitungen und Umspannwerken bis hin zur Übergabe an den Kunden. Eine aktuelle Diskussion ist, inwieweit die bestehenden Netze fähig sind, mit den zukünftigen Veränderungen von zentraler und dezentraler Stromerzeugung umzugehen, und inwieweit sie umgestaltet werden müssen.
IKT für die Regelung der Infrastruktur
Da die Infrastrukturen für Energieerzeugung, -speicherung und –verteilung zunehmend komplexer werden, gewinnt die Informations- und Kommunikationstechnologie in allen Bereichen an Bedeutung. Die EST 2015 möchte Fragen diskutieren wie: Welches sind die aktuellen Entwicklungen in Software- und Algorithmenforschung? Wie „intelligent“ ist Software heute und können selbstlernende Programme Aufgaben von menschlichen Betreibern übernehmen? Welches sind die Sicherheitsthemen und wo ist die Privatsphäre betroffen? Welche Rolle spielen das „Internet der Dinge“ oder Smartphones (Tablets) in diesem Bereich? Was können wir durch Simulationswerkzeuge lernen?
Kondensatoren und Superkondensatoren
Ein Kondensator ist ein passives, zweipoliges elektrisches Bauelement mit der Fähigkeit, elektrische Ladung und damit zusammenhängende Energie zu speichern. Im Unterschied dazu sind Superkondensatoren (SC), auch Ultrakondensatoren genannt, elektrochemische Bauelemente.
Die EST 2015 lädt Sie ein, Ihre neuesten Ergebnisse in Forschung, Entwicklung und Anwendung zu präsentieren und mit einem interdisziplinären Publikum die Rolle und das Potential der (Super-)Kondensatoren in unseren Energiesystemen und –netzen zu diskutieren.
Leitermaterialien
Eine wichtige Aufgabe im Energiesystem der Zukunft ist die Sicherstellung einer sicheren, zuverlässigen und flexiblen Stromübertragung mit auf ein Minimum reduzierten Energieverlusten. In diesem Zusammenhang spielen Leitermaterialien eine wichtige Rolle. Elektrische Leiter sind ebenso wichtige Bestandteile in Elektromotoren und Stromumwandlern (wie Transformatoren und Gleichrichtern). Dieses EST Thema bezieht die Forschung an Supraleitung und ihrem Nutzen für den Energiesektor mit ein.
CO2-Abscheidung und –speicherung
Ein Konzept zur Reduktion des Klimaeinflusses von Prozessen, die auf fossilen Brennstoffen basieren (in erster Linie die Stromproduktion), ist, das Kohlendioxid nach der Verbrennung aus dem Abgasstrom zu trennen. Danach wird das CO2 im Erdboden zur dauerhaften Speicherung verpresst. Diese Abscheidung kann sehr effizient ausgeführt werden (95% CO2 werden gebunden), aber sie ist ein teurer und träger Prozess und verringert die Effizienz der Anlagen.
Energiesystemanalyse und –modellierung
Je komplexer Energiesysteme werden, desto schwieriger wird es, diese in optimierter Weise zu planen, ihr Verhalten vorherzusagen und sie effizient zu betreiben. Die gewaltig zugenommene Rechenleistung sogar kleiner und günstiger Computer ermöglicht sowohl die Analyse als auch die Simulation (auf Basis dynamischer Modelle) in sehr kleiner Zeitauflösung und interdisziplinärer Betrachtungsweise.
Andere Infrastrukturen
Sollten Sie denken, Ihr Thema im Bereich “Systeme, Speicher und Netze” passt nicht so recht in die obigen Kategorien, zögern Sie nicht, Ihr Abstract dennoch einzureichen und ordnen Sie es hier ein. Das wissenschaftliche Komitee wird Ihr Abstrakt überprüfen und schauen, ob es für den Rahmen unserer Konferenz von Bedeutung ist.
