Mit dem Energy Lab 2.0 entsteht am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) eine intelligente Plattform, um das Zusammenspiel der Komponenten künftiger Energiesysteme zu erforschen. Nun ist das Projekt mit einer Investitionssumme von 22 Mio € gestartet. Das Energy Lab 2.0 beschleunigt die Energiewende, besonders die Integration erneuerbarer Energien bei der Stromerzeugung. Denn es erlaubt, neue Ansätze zur Stabilisierung der Energienetze realitätsnah zu erproben. Ein Anlagenverbund verknüpft elektrische, thermische und chemische Energieströme sowie neue Informations- und Kommunikationstechnologien. Partner im Projekt sind die Helmholtz-Zentren Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und Forschungszentrum Jülich (FZJ). Bund und Land fördern das Energy Lab 2.0.
Das Projekt ist eingebettet in die Gesamtstrategie der Helmholtz-Gemeinschaft zum Thema Energie. Für das Energy Lab 2.0 errichten die Partner bis 2018 ein Simulations- und Kontrollzentrum und einen energietechnischen Anlagenverbund am KIT-Campus Nord, ein Elektrolyse-Testzentrum am Forschungszentrum Jülich und eine Testanlage zur Erprobung von Power-to-Heat-Konzepten am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Stuttgart.
Der Anlagenverbund verknüpft charakteristische Komponenten zur Strom-, Wärme- und Synthesegaserzeugung mit verschiedenen Energiespeichertechnologien und Verbrauchern. Dazu werden vorhandene große Versuchseinrichtungen am KIT in das Energy Lab 2.0 integriert: der Solarstrom-Speicher-Park, die bioliq-Pilotanlage und ausgewählte Energieverbraucher am KIT-Campus Nord. Elektrische, elektrochemische und chemische Speicher sowie eine last- und brennstoffflexible Gasturbine mit Generator werden als neu zu schaffende Komponenten den Anlagenverbund ergänzen. Ein Simulations- und Kontrollzentrum am KIT verknüpft alle Komponenten des Anlagenverbundes am KIT und der Partner über Informations- und Kommunikationstechnologien zu einem intelligenten Gesamtsystem („Smart Energy System“). In der Kombination ist diese Infrastruktur die erste ihrer Art in Europa.
Langfristig lassen sich zusätzlich externe Versuchsanlagen und – in Kooperationen mit der Industrie – auch große externe Komponenten des Energiesystems wie Windparks, Geothermieanlagen, konventionelle Kraftwerke und große industrielle Verbraucher in das Energy Lab 2.0 einbinden.
Im Energy Lab 2.0 entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Werkzeuge und Ansätze zur Netzstabilisierung zunächst im Modell. Dazu dienen ein Experimentierfeld mit allen relevanten Systemkomponenten in kleinerem Maßstab sowie ein Testfeld für elektrische Netzkomponenten mit Echtzeitsimulation. Die Validierung erfolgt anschließend auf der Ebene des Anlagenverbundes. Auf Basis der Ergebnisse können im dritten Schritt reale Energiesysteme simuliert und beispielsweise unter dem Blickwinkel der Netzstabilität analysiert werden. Projektleiter ist Professor Roland Dittmeyer, Leiter des KIT-Instituts für Mikroverfahrenstechnik (IMVT).
Von der gesamten Investitionssumme mit 22 Mio. € werden 16,75 Mio. € am KIT investiert. Die Helmholtz-Gemeinschaft bringt insgesamt 15 Mio. € in das Energy Lab 2.0 ein. Mit 3 Mio. € fördert das Land Baden-Württemberg das Energy Lab 2.0. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt das Projekt mit zusätzlichen 2,5 Mio €, das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) mit 1,5 Mio. €. Das Energy Lab 2.0 ist für einen Betrieb über 20 Jahre ausgelegt.
Modell Energy Lab 2.0. Foto: Markus Breig, KIT