La buona notizia è che le energie rinnovabili rappresentano quasi il 50 percento dell'elettricità generata in Germania. La cattiva notizia è che non hanno la flessibilità necessaria per adattarsi alla fluttuante domanda di elettricità del giorno. Forniscono energia elettrica solo quando soffia il vento o splende il sole. In un mondo perfetto, gli ingegneri troverebbero un modo per immagazzinare le grandi quantità di energia generata dalle energie rinnovabili e coordinare la produzione e lo stoccaggio di energia. Ed è esattamente ciò che ES-FLEX-INFRA, un progetto congiunto guidato dal Fraunhofer Institute for Algorithms and Scientific Computing SCAI, mira a fare.

Finanziato dallo stato del Nord Reno-Westfalia, l'obiettivo espresso del progetto ES-FLEX-INFRA è quello di accoppiare i settori energetici nel tentativo di rendere più flessibile la loro infrastruttura. Il software sviluppato a tal fine mira a consentire alle aziende elettriche di analizzare e spostare i carichi, e integrare le strutture di stoccaggio nell'infrastruttura urbana. La TH Köln University of Applied Sciences, Werusys GmbH &Co. KG e Rheinische NETZGesellschaft mbH si sono unite a Fraunhofer SCAI in questa impresa.

"Cosa succede quando la domanda di elettricità è alta ma il sole non splende? Come utilizziamo l'energia in eccesso quando la situazione è invertita? Se la quota di energie rinnovabili continua a crescere, Gli sforzi convenzionali dei singoli settori energetici per ottimizzare l'uso dell'energia non saranno più sufficienti. Anziché, sarà necessario collegare settori energetici come l'energia elettrica, gas naturale, teleriscaldamento e trasporti, " dice il dottor Bernhard Klaassen, che sostiene il progetto presso Fraunhofer SCAI. "Per esempio, è molto più conveniente ed efficiente spostare i carichi per bilanciare la produzione e il consumo di energia, utilizzare il calore di scarto industriale e immagazzinare energia termica piuttosto che immagazzinare energia sotto forma di elettricità."

Aumento dell'efficienza con la gestione dell'energia incrociata

Una volta che i vari settori energetici sono stati adeguatamente collegati, questo accoppiamento settoriale può servire a regolare la produzione e lo stoccaggio anche di calore. Un inevitabile effetto collaterale della generazione di energia elettrica, il calore può essere molto più di un semplice prodotto di scarto. Al suo meglio, questo tipo di gestione energetica incrociata sarebbe una perfetta combinazione di elettricità e generazione di calore abbinata allo stoccaggio ottimale, distribuzione e utilizzo di questa energia. Ciò renderebbe l'alimentazione basata sulle energie rinnovabili molto più affidabile e la metterebbe sulla strada per l'accettazione mainstream come un'alternativa praticabile, soluzione a lungo termine.

I ricercatori hanno eseguito prove virtuali in simulazioni per sviluppare ES-FLEX-INFRA come soluzione supportata da software, ma hanno anche studiato la rete reale di Rheinische NETZGesellschaft in condizioni di carico variabili. La loro valutazione ha riguardato la potenza elettrica, settore gas e riscaldamento.

Alcune delle opzioni che potrebbero rendere l'infrastruttura più flessibile includono:

• Utilizzando pompe di calore, accumulatori o griglie per sfruttare il calore disperso e altri flussi di calore che di solito non vengono utilizzati
• Mettere in pratica soluzioni power-to-gas per generare metano con elettricità in eccesso sfruttando al contempo il calore di processo power-to-gas da utilizzare nei sistemi di cogenerazione
• Approvvigionamento e immissione di metano nelle reti del gas e negli impianti di stoccaggio, e utilizzarlo negli impianti di cogenerazione
• Incanalare l'elettricità in eccesso verso veicoli elettrici o, tramite power-to-gas, ai veicoli alimentati a gas naturale

Prima applicazione industriale attiva e funzionante

"La domanda di stoccaggio e altre opzioni flessibili continuerà a crescere. L'uscita dai combustibili fossili e dall'energia nucleare sarà efficiente e un successo economico solo se riusciremo a collegare l'elettricità, calore, settori del gas e dei trasporti, ad esempio attraverso la mobilità elettrica o veicoli alimentati a gas naturale e capitalizzare il flusso di carico e le sinergie di stoccaggio, "dice Klassen.

L'industria sta scoprendo i vantaggi dell'accoppiamento settoriale. Le aziende stanno esaminando il software di simulazione sviluppato da Fraunhofer SCAI per supportare i loro sforzi di pianificazione, Per esempio, per applicazioni a idrogeno. Il principale operatore di gasdotti in Germania, Open Grid Europe GmbH (OGE), con sede a Essen, e altri lo stanno già utilizzando in applicazioni industriali.