Centrum für Energiespeicherung - Technologien für die Energie- und Wärmewende

Sulzbach-Rosenberg / 10.11.2019

Am Fraunhofer Institut UMSICHT in Sulzbach-Rosenberg wurde das Centrum für Energiespeicherung (CES) eröffnet. In der neuen Forschungseinrichtung werden industrienahe Technologien für die Energie- und Wärmewende entwickelt. Der Neubau wurde mit insgesamt 5 Mio. EUR aus Mitteln des Freistaats Bayern, des Bundes und der EU gefördert.

Das Fraunhofer CES Technikum auf dem Institutsgelände in Sulzbach-Rosenberg
Fraunhofer Mitarbeiter vor einem neuartigen metallischen Wärmespeicher für die Erzeugung von Prozessdampf für die Industrie
Leitstand der Zukunft als Datenzentrale und Co-Working-Space

Am CES werden Technologien entwickelt, die Strom oder Wärme in speicherbare Energieträger überführen. Dazu gehören einerseits chemische Speicher, z.B. synthetische Kraftstoffe, die aus Abfall-Biomasse hergestellt werden. Andererseits Wärmespeicher, die thermische Energie zeitlich unabhängig von der Erzeugung bereitstellen, z.B. für Industrieanwendungen (siehe auch hier: Wärmespeicher für die Industrie). Das Forschungsinteresse erstreckt sich von der Systembetrachtung über die Prozess- und Komponentenentwicklung bis hin zur Umsetzung.

Ministerialdirektorin Dr. Ulrike Wolf vom Bayerischen Wirtschaftsministerium sagte zur Eröffnung: "Wir brauchen die Energiespeicherung, um die offene Flanke in der Energiewende zu schließen. Insofern ist die Eröffnung des Centrums für Energiespeicherung ein Meilenstein für den weiteren Ausbau der Forschung auf diesem Gebiet."

Professor Andreas Hornung, Leiter des Institutsteils, ergänzte: »Ohne technologische Innovationen tritt die Energiewende auf der Stelle. Neben den Erzeugungstechnologien brauchen wir nun großtechnische Lösungen für die Speicherung von Strom, und ganz dringend auch für Wärme. Solche Lösungen entwickeln wir hier in Sulzbach-Rosenberg in Kooperation mit der regionalen Wirtschaft für die internationalen Märkte.«

Das Fraunhofer CES versteht sich als Entwicklungspartner für Unternehmen, vor allem aus den Bereichen Umwelt- und Energietechnik, Maschinenbau und Verfahrenstechnik. Gemeinsam mit der Industrie sollen Produkte und Lösungen entstehen, die auf der ganzen Welt für die Reduktion von CO2-Emissionen eingesetzt werden können.

Neuartiger Wärmespeicher für Industrieparks

Bei der Eröffnung präsentierte Fraunhofer einen neuartigen Wärmspeicher, der mit flüssigem Metall betrieben wird. (Siehe auch hier: Wärmespeicher für die Industrie). Die Metalllegierung im inneren des Speichers wird mittels Überschusswärme aus einem Industriekraftwerk bis zur Schmelze erhitzt. Beim Abkühlen des Metalls werden große Energiemengen frei, die dann für die Erzeugung von Prozessdampf, z.B. für industrielle Anwendungen genutzt werden können. So lassen sich Ausfall- und Teillastzeiten von Industriekraftwerken »überbrücken«, bspw. wenn sie gewartet werden müssen und dafür abgeschaltet werden. Bisher geschieht dies über Hilfskessel, die kontinuierlich mit fossilen Energieträgern beheizt werden müssen und hohe Kosten verursachen. Mit der neuen Speichertechnologie ließen sich allein in den bayerischen Industrieparks ca. 50.000 Tonnen CO2 einsparen, so die Schätzungen von Fraunhofer UMSICHT. Der Speicher könnte sich für Kraftwerksbetreiber relativ schnell amortisieren.

Digitalisierung von dezentralen EE-Anlagen

Neben neuartigen Anlagen für die Speicherung erneuerbarer Energien wird die Digitalisierung in der Energietechnik, aber auch im Recycling und in der Anlagen- und Prozesstechnik im Mittelpunkt der CES-Forschung stehen. Angesichts der großen Anzahl an dezentralen Anlagen zur Energieerzeugung und einer Veränderung der Erzeugungs- und Verbrauchsstruktur, z.B. durch die Elektromobilität, wird die Digitalisierung zur Voraussetzung für das Gelingen der Energiewende.

Samir Binder, stellvertretender Leiter UMSICHT Sulzbach-Rosenberg: »Energiespeicher und Erzeugungsanlagen, aber auch Anlagen zur Reststoff-Verwertung lassen sich mit der Digitalisierung sinnvoll in die Energienetze integrieren. Auch die Betriebsweise lässt sich optimieren, hier liegt viel Potenzial. Am Ende zielen wir immer auf höhere Effizienz bei niedrigeren Emissionen und Kosten.«

Industrienahe Forschung im neuen Technikumsgebäude

40 Meter lang, 11 Meter breit und 10 Meter hoch ist die Stahlträger-Halle mit einer markanten Fassade aus bronzefarben schimmerndem Stahl. Der Bau wurde innerhalb des CES-Gesamtprojekts mit 2,3 Mio. Euro für das Gebäude und 2,7 Mio. EUR für die technische Erstausstattung gefördert. Neben dem Freistaat Bayern kamen die Mittel von der Europäischen Union (Europäischer Fond für regionale Entwicklung) und dem Bundesministerium für Bildung und Forschung.

Die Versuchsfläche in der Halle ist in 10 Bereiche aufgeteilt, sogenannten Boxen. Diese sind mit Wasser-, Starkstrom-, Gas- und Netzwerkanschlüssen ausgestattet und verfügen über Absauge- und Entsorgungsvorrichtungen für verfahrenstechnische Anlagen. Die Anlagen in den Boxen werden über digitale Prozessleittechnik gesteuert. Fraunhofer UMSICHT hat dafür eine digitale Entwicklungsumgebung aufgebaut, die von Unternehmen und Kooperationspartnern in Projekten genutzt werden kann. So lässt sich das Zusammenspiel mehrerer Komponenten (z.B. von Erzeugungs- und Speicheranlagen mit Verbrauchern) in einem Gesamt-Energiesystem simulieren und optimieren.

Ergänzt wird die Technikumsfläche durch einen »Leitstand 4.0«. Dieser dient als Steuerzentrale, aber auch als Kooperationsraum, in dem die Datenströme der Anlagen zusammenlaufen und interpretiert werden können.