Rankine-basierte Carnot-Batterien mit Abwärmeintegration – Simulation, Wirtschaftlichkeit und Einsatzpotenziale

Problemstellung

Eine hohe Energieautarkie in Gebäuden und Kommunen ist nur erreichbar, wenn geeignete Speichertechnologien den Ausgleich fluktuierender erneuerbarer Erzeugung ermöglichen. Eine vielversprechende Option sind Carnot-Batterien, die elektrische Energie über eine Hochtemperatur-Wärmepumpe in Wärme umwandeln, in einem thermischen Speicher zwischenspeichern und über eine Wärmekraftmaschine (ORC) wieder in Strom rückführen.
Während die Komponenten einzeln gut erforscht sind, ist ihr Zusammenspiel im Gesamtsystem, insbesondere im Hinblick auf Betriebsstrategien und Systemkonfigurationen, noch wenig verstanden.

Zielsetzung

Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines skalierbaren, teillastfähigen Simulationsmodells einer Rankine-basierten Carnot-Batterie. Das Modell wird anhand von Messdaten einer realen Versuchsanlage, die gemeinsam mit dem UBT Future Energy Lab am Energiepark Wunsiedel errichtet wird, validiert. 
So können optimale Betriebsweisen und Systemkonfigurationen sowie wirtschaftliche Potenziale unter verschiedenen Einsatzbedingungen bestimmt werden. Durch die Einbindung in Energiemarkt- und kommunale Energiesystemmodelle werden zudem Anwendungsmöglichkeiten wie die Nutzung von Elektrolyse-Abwärme oder Rechenzentrumsabwärme bewertet. 
Langfristig trägt das Projekt dazu bei, den Beitrag von Carnot-Batterien zur Energieautarkie und Sektorenkopplung in zukünftigen klimaneutralen Energiesystemen aufzuzeigen.