Energieopslag in de container

Het Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) in Erlangen (D) zet een nieuw systeem op voor de compacte opslag van grote hoeveelheden energie en integreert dit in een modern DC power grid. Het instituut onderzoekt hoe een dergelijke energieopslag eenheid kan bijdragen aan de veilige en schone energievoorziening van industriële installaties en grotere gebouwencomplexen.

Het systeem is ondergebracht in een stalen container bij het instituut. Het interieur is volgestouwd met technologie, waarmee het opslaan en afnemen van elektrische energie op basis van een vloeibare waterstofdrager mogelijk is.

Het doel was om alle systeemcomponenten in een 20-voets container onder te brengen. Het nieuwe systeem is bedoeld om normen vast te stellen voor de lange termijn opslag van grote hoeveelheden energie - en dat in een kleine ruimte.

Container vol energie

Het opslagsysteem wordt opgezet als onderdeel van het proefproject ‘DC backbone met stroom-gas-koppeling'. De ‘container vol energie' wordt in nauwe samenwerking met de Fraunhofer-instituten IISB en IIS (Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen) bij de Friedrich Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) en regionale industriële partners gebouwd.

Het basisconcept is het genereren van waterstof uit overmatige elektrische energie en op een veilige en compacte manier opslaan in een organische drager, zelfs over langere perioden. Voor gebruik op een later tijdstip kan het waterstof van de drager worden losgemaakt en door een brandstofcel omgezet in elektrische energie.

De brandstofcel werd al in april in gebruik genomen als de eerste hoofdcomponent van het energieopslagsysteem. Met de ingebouwde componenten kan 25 kW elektriciteit worden opgeslagen.

Het gebruikte brandstofcelsysteem is gebaseerd op de zogenaamde lage temperatuur PEM technologie (Proton Exchange Membrane). Met dit ontwerp kan de brandstofcel binnen enkele minuten van uitgeschakelde toestand naar bedrijfstoestand worden geschakeld. Snel opstarten is bijvoorbeeld belangrijk voor het bijspringen bij belastingpieken in industriële omgevingen.

LOHC als drager

De vloeistof die gebruikt wordt als drager voor de waterstofopslag staat bekend als LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carrier). De onderzoekers in Erlangen zien een groot potentieel in deze technologie. De vloeibare drager absorbeert grote hoeveelheden elektrolytisch geproduceerd waterstof via een chemische reactie. Het waterstof kan vervolgens veilig onder normale omgevingscondities voor druk en temperatuur worden opgeslagen. Alleen onder specifieke omstandigheden in een chemische reactor kan het waterstof opnieuw uit de drager worden vrijgegeven.

Wat betreft opslag en transport kan de drager worden vergeleken met conventionele diesel. Dit is een groot voordeel ten opzichte van andere waterstofopslagtechnologieën, die meestal hoge drukken of zeer lage temperaturen vereisen.

De drager wordt al op grote schaal gebruikt in de industrie als thermische olie voor het verwarmen en koelen van processen. Als LOHC maakt het dragermateriaal de herhaalde opslag en vrijgave van energie in een gesloten circulatieproces mogelijk. In tegenstelling tot fossiele brandstoffen wordt de LOHC niet in het proces verbruikt, maar kan steeds weer waterstof opnemen en afgeven.

In de container in Erlangen kan momenteel ongeveer 300 liter LOHC worden opgeslagen, wat overeenkomt met bijna 600 kWh in waterstof. Dit is voldoende om een kleinere fabriek enkele uren van energie te voorzien. De hoeveelheid energie kan echter gemakkelijk meerdere malen worden verhoogd met extra containers. Hiermee kunnen grotere bedrijven, datacenters of ziekenhuizen langere perioden energie krijgen.

Onderzoeksdoelen

Met de nieuwe onderzoeksfaciliteit willen de wetenschappers in Erlangen verschillende vragen onderzoeken:

• hoe kan een fluctuerend energieproductieproces worden opgevangen met een LOHC-gebaseerd energieopslagsysteem, bijvoorbeeld op het gebied van lokale fotovoltaïsche installaties';
• hoe kunnen dergelijke systemen compact geïntegreerd worden in een enkele container;
• hoe kan een dergelijke installatie efficiënt geïntegreerd worden in industriële energienetwerken.

Het onderzoek naar het energieopslagsysteem biedt belangrijke inzichten hoe opslagsystemen op basis van vloeibare waterstofdragers kunnen worden geïntegreerd in lokale energiesystemen. Een eerste belangrijke stap is genomen bij de inbedrijfstelling van het brandstofcelsysteem.

Op dit moment kijken de onderzoekers uit naar de volgende resultaten. Een belangrijk onderdeel van het onderzoek is het vinden van de meest geschikte besturing voor het opslagsysteem.

bron: Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie