Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-3793
Meurer, Hans Christoph
Auslegung Saisonaler Wasserstoffspeicher für die Energieversorgung aus Solarstrahlen, Windkraft und Umgebungswärme
108 S., 2000
In der vorliegenden Arbeit wird ein Auslegungsverfahren für Wasserstoffspeicher in Energieversorgungsanlagen mit erneuerbaren Energieträgern vorgestellt. Der Speicherpfad besteht aus Elektrolyse, Gasspeicherung in Hochdrucktanks und Rückverstromung in einer Brennstoffzelle. Die Basis der Arbeit bilden die Erfahrungen mit Bau und Betrieb der Demonstrationsanlage PHOEBUS Jülich für Photovoltaik, Elektrolyse, Brennstoffzelle und Systemtechnik im Forschungszentrum Jülich.
Diese Systeme werden mit dynamischer Simulation in hoher zeitlicher Auflösung behandelt. Das saisonale und stochastische Verhalten des Ertrags aus regenerativer Energie und des Verbrauchs wird durch den langen Simulationszeitraum von 17 Jahren mit gemessenen meteorologischen Daten berücksichtigt.
Zur Optimierung wird das Autarkie-Grenzkurven-Verfahren eingeführt. Dabei wird ein Kostenmodell auf die Simulationsergebnisse angewendet. Die Autarkie-Grenzkurve beschreibt die Abhängigkeit des Tankvolumens von der installierten Leistung der Wandler für erneuerbare Energie bei gerade autarkem Anlagenbetrieb. Mit dem Autarkie-Grenzkurven-Verfahren ist es erstmals möglich, alle wichtigen Komponenten für den langjährigen Betrieb kostenoptimal auszulegen.
Das Verfahren wird für einen Modellverbraucher am Standort Forschungszentrum Jülich angewendet. Es werden verschiedene Speicherkonfigurationen untersucht und miteinander verglichen. Aus den Ergebnissen werden allgemeinere Aussagen über den sinnvollen Einsatz von Wasserstoffspeichern abgeleitet.
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