Wysoki udział zmiennych źródeł energii w przyszłym systemie energetycznym opartym w dużej mierze na energii odnawialnej wymaga wszechstronnego wykorzystania wydajnych technologii jej magazynowania. Badania i rozwój prowadzone są zarówno nad elektrochemicznymi magazynami energii elektrycznej, jak i termicznymi oraz termochemicznymi magazynami ciepła. Ponadto podejmuje się szeroki zakres prac badawczych nad magazynami energii chemicznej, takiej jak wodór i węglowodory, które charakteryzują się dużą gęstością energii, łatwością obsługi i wyjątkową wszechstronnością w ich zastosowaniu.
Widok wnętrza ogniwa paliwowego
Magazynowanie elektrochemiczne
Praca nad akumulatorami dotyczy zarówno rozwoju technologii litowo-jonowej, jak i akumulatorów dla następnej i przedostatniej generacji, takich jak akumulatory litowo-siarkowe i akumulatory metalowo-powietrzne. W ramach Helmholtz Institute Ulm (HIU) ściśle współpracujemy z Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Center for Solar Energy and Hydrogen Research Baden-Württemberg (ZSW) oraz University of Ulm w zakresie symulacja złożonej elektrochemii w akumulatorach i ogniwach paliwowych. Ponadto prowadzimy szeroko zakrojone badania akumulatorów. Wraz z obszarami badawczymi DLR w dziedzinie transportu, kosmosu i aeronautyki badamy integrację akumulatorów w złożonych systemach.
Magazynowanie termiczne i termochemiczne
Ciepło może być magazynowane czysto fizycznie w postaci ciepła jawnego (różnica temperatur), ciepła utajonego (energia przemiany fazowej), a nawet poprzez zastosowanie odwracalnych reakcji chemicznych (energia reakcji). W DLR zajmujemy się wszystkimi trzema podejściami. Nacisk kładziony jest na przechowywanie w wysokiej temperaturze – od 100 do 1000 °C, co jest wymagane w zastosowaniach przemysłowych i zarządzaniu energią. Celem jest opracowanie ekonomicznych i trwałych technologii, które mogą być stosowane również na dużą skalę. W ten sposób można zwiększyć efektywność energetyczną w elektrowniach i procesach przemysłowych, ułatwiając bardziej elastyczną eksploatację. Uzupełnieniem prac nad magazynowaniem ciepła są badania nad wysokotemperaturowymi wymiennikami ciepła, które są centralnym elementem takich systemów.
Magazynowanie chemikaliów i paliw
Coraz większego znaczenia nabierają alternatywne paliwa przyjazne dla klimatu, takie jak wodór, gazy syntetyczne i biogazy. Podstawowym celem w tej dziedzinie są badania właściwości tych paliw, gdyż bez tej wiedzy zastosowania techniczne nie są możliwe. Wydajność i niezawodność to aspekty, które są tak samo na pierwszym planie, jak przyjazność dla klimatu i środowiska. Coraz większą rolę odgrywa tzw. projektowanie paliw alternatywnych, tj. optymalizacja ich składu pod kątem ich właściwości fizycznych i chemicznych. Dotyczy to takich aspektów jak konkretna gęstość energii, właściwości spalania oraz kwestie dotyczące produkcji i przechowywania. Stosowane do tego metody obejmują modelowanie chemiczno-kinetyczne, procedury symulacji numerycznych, chemiczno-analityczne i laserowe techniki pomiarowe oraz eksperymenty walidacyjne o różnym stopniu złożoności. Wreszcie paliwa alternatywne są oceniane i optymalizowane pod kątem ich właściwości energetycznych i ekonomicznych.
W innym podejściu badamy reaktory, które generują wodór za pomocą skoncentrowanego promieniowania słonecznego w cyklach chemicznych. Daje to ciekawe perspektywy dla krajów posiadających duże nasłonecznienie.
Źródło: Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt
Zaprenumeruj Magazyn Fotowoltaika
