Sys­tem zur Kom­pen­sa­tion von Last­spit­zen bei der Wand­lung von re­ge­ne­ra­ti­ven Ener­gien in Nutz­ener­gie

Projektbeschreibung

Mit Blick auf die endlichen fossilen Ressourcen und den Klimawandel wird eine klimaschonende und effiziente Nutzung der Energieträger immer bedeutender. In diesem Sinne rückt der Einsatz erneuerbarer Energien und alternativer Konzepte der Energieumwandlung in den Mittelpunkt der Betrachtungen. Unter dem Begriff der Energieumwandlung oder auch -erzeugung versteht man im Allgemeinen die Umwandlung von Primärenergie in Nutzenergie (z. B. Wärme oder Bewegung) oder Vorformen der Endenergie (z. B. Strom oder Benzin). Die Erzeugung erfolgt nicht nur in zentralen Großkraftwerken, sondern zunehmend auch mittels kleiner dezentraler Energieerzeugungsanlagen (z. B. Windenergieanlagen) oder im eigenen Haus (z. B. Solarthermie).

Das Ziel des Forschungsvorhabens beruht auf dem ständig steigenden Interesse am Einsatz von regenerativen Energien zur Erzeugung von Nutzenergie. Hier ist die Problemstellung vorhanden, dass zwar sehr viele und verschiedene Systeme der Erzeugung von „grüner Energie“ existieren, nicht aber die Möglichkeit besteht, die erzeugte Energie effizient umzuwandeln oder dann einzusetzen, wenn sie benötigt wird. Somit ergibt sich folgender Ansatz: Es muss gelingen, die in der Natur vorhandene Energie effizient, d. h. selbst in kleinsten Mengen, in elektrische Energie umzuwandeln. Zusätzlich gilt es auch Energie nutzbar zu machen, wenn temporär keine Notwendigkeit der Einspeisung besteht. Somit ergibt sich die Forderung nach der temporären Speicherung oder auch Kompensation von Energieschwankungen beim Verbrauch sowie auch in der Erzeugung.

System zur Lastspitzenkompensation bei der Wandlung regenerativer Energien - Anlagenschema

Die Entwicklung eines solchen Systems soll Inhalt dieses Vorhabens sein. Dabei ist es angedacht, regenerativ erzeugte Energie, ob nun mechanischer, photochemischer, elektrischer oder auch thermischer Natur, in jeder zur Verfügung stehenden Menge mechanisch zwischen zu speichern, um sie dann in einem weiteren Arbeitsschritt gleichmäßig zu verwenden oder in das globale Versorgungsnetz einzuspeisen.

In diesem Zusammenhang wird das System in die folgenden vier verschiedenen Teilaufgaben untergliedert. Betrachtet werden demnach effiziente und ökologisch/ökonomisch sinnvolle Prinzipien der Umwandlung regenerativer Energien. Dies sowie die Schaffung der bautechnischen Voraussetzungen umfassen das Handlungsfeld des ersten Projektpartners, der Firma KD Stahl- und Maschinenbau GmbH.

Eine weitere Teilaufgabe besteht darin die zur Verfügung gestellte Energie, in welcher Form sie auch immer vorliegt, mittels einer mechanischen Pufferung oder Kompensation auf ein vorher bestimmtes Niveau zu bringen. Die Energie kann im Anschluss elektrochemisch gespeichert, eingespeist oder auch verwendet werden. Die innerhalb der Kompensation abgespeicherte Energie kann durch einen mechanischen Vorgang ebenfalls dem Prozess der eben beschriebenen Verwendung zugeführt werden. Diesem zentralen Element des Forschungsvorhabens widmet sich die Firma AMW Spezialhebezeuge GmbH.

Die Vernetzung der einzelnen Elemente sowie die notwendigen elektrischen Speichermedien umfassen ein drittes Teilarbeitsgebiet. Die Vernetzung der oben beschriebenen Prozesse muss durch ein intelligentes Energiemanagementsystem gewährleistet werden. Des Weiteren werden bzgl. der Effizienz der gesamten Anlage moderne und hochleistungsfähige elektrochemische Speicher notwendig. Diese Speicher werden in einer noch zu bestimmenden Anzahl benötigt, um die Lebensdauer und die Kapazität nicht zu beeinträchtigen. Diesem Aufgabengebiet widmet sich die Firma Elektro-Service u. Anlagen V. Beckmann GmbH.

Eine vierte Teilaufgabe ist ein wichtiger Bestandteil des gesamten Systems. Hier wird es notwendig, mechanische Speicherformen, angefangen von potenzieller Energie über die Möglichkeiten der Federspeicherung bis hin zur kinetischen Energie nutzbar zu machen und gleichzeitig mit notwendigen Komponenten zu vernetzen. Hier stellt das textile Zugmittel, welches in beliebigen Querschnitten denkbar ist, ein zentrales Element dar. Die grundlegende Entwicklung besteht darin, dieses textile Element mechanisch so auszulegen, dass es den Belastungen standhält. Des Weiteren ist es notwendig, auch elektrische Energien und Signale über dieses Element zu transportieren. Sowohl der Transport, als auch die Belastung müssen über die gesamte Lebensdauer des Systems gewährleistet bleiben. Mit der Bearbeitung dieses Teilprojektes ist die Professur Fördertechnik der Fakultät Maschinenbau an der Technischen Universität Chemnitz betraut.

Die aktuellen Forschungsfortschritte sind, soweit sie von den Projektpartnern freigegeben wurden, unter dem Reiter News zu finden,