Projekt

Fraunhofer-Institut für
System- und Innovationsforschung ISI

Komponenten und Systeme zur Gleichspannungskopplung von Erzeugern, Speichern und Verbrauchern im europäisch-afrikanischen Netzverbund (SuperGrid)

SuperGrid

Um erneuerbare Energien in einer zukünftigen Elektrizitätsversorgung in Europa im politisch angestrebten Umfang einbinden zu können, müssen Netz und Speichertechnologien auf die damit verbundenen Bedürfnisse angepasst werden. Im Rahmen des Projektes Supergrid werden daher Schlüsseltechnologien für Komponenten und Systeme entwickelt, um elektrische Energie zuverlässig erzeugen, speichern und verteilen zu können. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf der Integration der Elektrizitätssysteme zwischen Europa und der MENA (Middle East & North Africa) Region.

Zielsetzung

Ziel dieses Projektes ist es, sowohl die Möglichkeiten einer überregionalen Strommarktintegration unter hoher Ausnutzung nachhaltiger Energiequellen zu untersuchen als auch regionale Energieerzeugung in Energie- und Werkstofffragen voranzubringen und den Markt der erneuerbaren Stromerzeugung für die beteiligten Fraunhofer Institute umfassend zu erschließen. Teilziele hierbei sind:

  • Erarbeitung von Lösungsansätzen zur Frage nach der Regelung von vermaschten „Multiport-DC-Netzen“ (für HGÜ Verbindungen).
  • Erarbeitung von Methoden zur Bestimmung der Zuverlässigkeit leistungselektronischer Systemkomponenten für Energieübertragungssysteme.
  • Entwicklung effizienter Konzepte zur Gewinnung und Speicherung erneuerbarer Energien (Hochtemperaturspeicherung).
  • Ableitung kostenoptimaler Ausbauszenarien für erneuerbare Energien in EU-MENA mit einem Zeithorizont bis 2050.
  • Bewertung regulativer Rahmenbedingungen und verschiedener Förderinstrumente für erneuerbare Energien in der MENA Region.

Methoden

Das Projekt SUPERGRID beinhaltet drei Teilprojekte:

1) Energiewirtschaft und Netzstruktur

  • Analyse des Energiemarktes und der benötigten Kraftwerks-, Übertragungs- und Speicherkapazitäten mittels verschiedener systemanalytischer Szenarienverfahren.
  • Analyse der elektrischen Energienetze und Untersuchungen zum notwendigen Netzausbau mit Bezug auf die verschiedenen Szenarienannahmen.

2) Elektrische Systemtechnik und Komponenten

  • Kostenoptimierte Auslegung der Komponenten für eine geforderte Betriebsdauer von mind. 20 Jahren (Untersuchung des End-of-Life Verhaltens aller relevanten Komponenten).
  • Untersuchung der Bauelemente gängiger Technologien hinsichtlich Eignung sowie Erarbeitung einer langzeitstabilen und langzeitverfügbaren Technologie für den Anwendungsfall.
  • Verbesserung der Energiedichte sowie des thermischen Managements der eingesetzten Bauelemente.

3) Hochtemperaturspeicherung

  • Erarbeitung von Testverfahren und Bewertungskriterien für die thermomechanische und mechano-korrosive Beständigkeit von Materialien für Wärmespeicheranwendungen.
  • Erlangung eines grundlegenden Verständnisses von Mechanismen und Einflussgrößen von Materialdegradation und –versagen.
  • Nutzung von Testverfahren und Mechanismenkenntnis zum Optimieren von Materialwahl und Schutzkonzepten.
  • Entwicklung von Simulationstools für Lebensdauervorhersagen und Materiallösungen.

Ergebnisse

Die wichtigsten Ergebnisse von SUPERGRID sind:

  • Energiewirtschaftliche optimierte Ausbaustrategie erneuerbarer Energien unter Berücksichtigung neuer Technologieoptionen bei DC-Netzen und Hochtemperaturspeichern.
  • Ableitung von politischen Förderinstrumenten und geeigneten regulativen Maßnahmen für eine verstärkte Nutzung von erneuerbaren Energien in der MENA Region.
  • Netzoptimierung von Übertragungsnetzen für den interkontinentalen Stromaustausch.
  • Wide Area Monitoring für DC Netze und die dafür erforderlichen Mess- und Überwachungssysteme.
  • Methoden zur Abschätzung der Lebensdauer leistungselektronischer Systemkomponenten für Energieübertragungssysteme.
  • Simulations- und Optimierungsumgebung für thermische Speicher mit Teilkomponenten.
  • Prototyp eines Hochtemperaturspeichers mit Salzgemischen sowie thermische Gesamtspeicherkonzepte für solarthermische Kraftwerke.

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