Regelung von wasserstoffbasierten sektorgekoppelten Energieversorgungssystemen

Die vorliegende Arbeit präsentiert eine systematische, grundlegende Untersuchung und Analyse, die einen bedeutsamen Fortschritt in Richtung einer dezentralen und klimaneutralen Energieversorgung beschreibt. Durch die Entwicklung und Implementierung verschiedener Strategien sowie Regelungskonzepte für wasserstoffbasierte sektorgekoppelte Energieversorgungssystemen (H2-SeKo-EVS) wurde ein signifikanter Beitrag zur Entlastung der Netzverknüpfungspunkte geleistet. Gleichzeitig wurden Möglichkeiten der Sektorenkopplung erforscht, um die Integration verschiedener Energiesektoren wie Elektrizität und Wasserstoff voranzutreiben.

Ein zentrales Ergebnis dieser Arbeit ist die nahezu vollständige Entlastung des Netzverknüpfungspunkts durch die Implementierung der untersuchten Strategien und Regelungskonzepte in der Microgrid Testanlage. Dies wurde durch die effektive Nutzung erneuerbarer Energien, wie Photovoltaik- und Windenergieanlagen, in Kombination mit Batteriespeichern und lokaler Wasserstofferzeugung/-speicherung erreicht. Diese hybride Herangehensweise an die Energieversorgung ermöglicht nicht nur eine zuverlässige Stromversorgung, sondern trägt auch zur optimierten Reduzierung von CO2-Emissionen bei.

Besonders bemerkenswert ist die Fähigkeit des H2-SeKo-EVS, sowohl als autarke Energieerzeugungseinheit, als auch als netzdienliche Regeleinheit zu fungieren. Dies bedeutet, dass die Anlage in der Lage ist, ihren eigenen Energiebedarf über einen längeren Zeitraum zu decken, ohne zusätzliche erneuerbare Energiequellen zuzuführen. Gleichzeitig kann sie durch die Priorisierung von regenerativen Energien eine maximale Nutzung erneuerbarer Ressourcen gewährleisten, was zu einer erheblichen Reduzierung des CO2-Ausstoßes führt.

Das entwickelte System, bekannt als H2-SeKo-EVS, bietet ein breites Spektrum von Anwendungsmöglichkeiten, von privaten Haushalten bis hin zu industriellen Anwendungen. Es zeichnet sich durch seine Flexibilität und Anpassungsfähigkeit aus, da es sowohl im Netzparallelbetrieb als auch im Inselnetzbetrieb betrieben werden kann. Darüber hinaus kann es als Teil der Primär- und Sekundärregelung, sowie als Blindleistungsregeleinheit fungieren, was eine aktive Beteiligung an der Stabilisierung des Gesamtnetzes ermöglicht.

Eine kritische Analyse zeigt jedoch, dass bestimmte Komponenten, wie der pneumatisch angetriebene Wasserstoffkompressor, den elektrischen Gesamtwirkungsgrad der Sektorenkopplung negativ beeinflussen. Daher wird empfohlen, weiterhin Forschung und Entwicklung in diesem Bereich voranzutreiben, um die Effizienz und Nachhaltigkeit des Systems weiter zu verbessern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Ergebnisse dieser Arbeit einen wichtigen Schritt in Richtung einer nachhaltigen und dezentralen Energieversorgung darstellen. Sie zeigen das Potenzial von Sektorenkopplungssystemen wie dem H2-SeKo-EVS auf und bieten einen wertvollen Beitrag zur Energiewende und zur Reduzierung der Umweltauswirkungen.