Autarker Power-to-Power-Prozess mit kryogenem Energiespeicher

Die erwarteten Forschungsergebnisse des Projektes sind
- die Entwicklung eines Systems zur Energiespeicherung bei fluktuierend erzeugter Einspeisung von Elektroenergie und kontinuierlicher Abgabe an das Versorgungsnetz auf der Basis der Verflüssigung eines bei Umgebungstemperatur gasförmigen Trägermediums einschließlich Auswahl des optimalen Arbeitsmediums und Ermittlung der optimalen thermodynamischen Prozessparameter,
- die experimentelle Verifizierung von Teilen der Prozesskette in einer Laboranlage,
- die Darstellung der Anlage im Realmaßstab als virtueller Zwilling,
- die Nutzung des virtuellen Zwillings zur Darstellung der Skalierbarkeit des Prozesses.
Erstmals sollen die Verknüpfung von thermodynamischen Kreisprozessen und deren temporäre Entkopplung (Speicherprozess) erforscht werden. Dazu werden verschiedene Gase (Luft, Kohlenstoffdioxid, Kältemittel, Gemische mehrerer Gase) auf Eignung hinsichtlich der thermodynamischen Realisierbarkeit untersucht. Weiterhin werden die Anforderungen an eine Prozessanlage in Bezug auf Betriebstemperaturen und -drücke, Stoffströme und Materialeigenschaften des Stoffeinschlusses untersucht.
Im Ergebnis wird ein experimentell validierter virtueller Zwilling einer Prozessanlage vorliegen, die von mittelständischen Unternehmen in den Pilot- und nachfolgend großtechnischen Maßstab umgesetzt werden kann, wodurch der Wirtschaftsstandort Sachsen-Anhalt gestärkt wird.

self-sustaining power to power process with cryogenic energy storage

The expected research outcomes of the project are:

• the development of a system for energy storage in the context of fluctuating electricity input and continuous output to the power grid, based on the liquefaction of a carrier medium that is gaseous at ambient temperature. This includes the selection of the optimal working medium and the determination of optimal thermodynamic process parameters,
• the experimental verification of parts of the process chain in a laboratory setup,
• the representation of the system at full scale as a digital twin,
• the use of the digital twin to demonstrate the scalability of the process.

For the first time, the coupling of thermodynamic cycles and their temporary decoupling (storage process) will be investigated. Various gases (air, carbon dioxide, refrigerants, mixtures of several gases) will be examined for their suitability with regard to thermodynamic feasibility. In addition, the requirements for a process plant will be investigated in terms of operating temperatures and pressures, material flows, and the material properties of the enclosed substances.
The outcome will be an experimentally validated digital twin of a process plant, which can be implemented by medium-sized enterprises on a pilot and subsequently industrial scale, thereby strengthening the economic region of Saxony-Anhalt.