A boa notícia é que as energias renováveis ​​respondem por quase 50% da eletricidade gerada na Alemanha. A má notícia é que eles não têm flexibilidade para se adaptar às flutuações da demanda de eletricidade do dia. Eles só fornecem energia elétrica quando o vento sopra ou o sol brilha. Em um mundo perfeito, os engenheiros encontrariam uma maneira de armazenar a vasta quantidade de energia gerada por fontes renováveis ​​e coordenar a produção e o armazenamento de energia. E é exatamente isso que ES-FLEX-INFRA, um projeto conjunto liderado pelo Instituto Fraunhofer de Algoritmos e Computação Científica SCAI, pretende fazer.

Financiado pelo estado da Renânia do Norte-Vestfália, o objetivo expresso do projeto ES-FLEX-INFRA é acoplar setores de energia em uma tentativa de flexibilizar sua infraestrutura. O software desenvolvido para este fim visa permitir que as concessionárias de energia analisem e deslocem cargas, e integrar as instalações de armazenamento à infraestrutura urbana. Universidade de Ciências Aplicadas TH Köln, Werusys GmbH &Co. KG e Rheinische NETZGesellschaft mbH juntaram-se à Fraunhofer SCAI neste empreendimento.

“O que acontece quando a demanda por eletricidade é alta, mas o sol não está brilhando? Como usamos a energia excedente quando a situação se inverte? Se a participação das energias renováveis ​​continuar a crescer, os esforços convencionais dos setores de energia individuais para otimizar o uso de energia não serão mais suficientes. Em vez de, será necessário conectar setores de energia, como energia elétrica, gás natural, aquecimento urbano e transporte, "diz o Dr. Bernhard Klaassen, que está apoiando o projeto na Fraunhofer SCAI. "Por exemplo, é muito mais econômico e eficiente deslocar cargas para equilibrar geração e consumo de energia, usar calor residual industrial e armazenar energia térmica do que para armazenar energia na forma de eletricidade. "

Aumentando a eficiência com gerenciamento de energia cruzada

Uma vez que os vários setores de energia estejam devidamente conectados, este acoplamento de setor pode servir para regular a produção e o armazenamento também de calor. Um efeito colateral inevitável da geração de energia elétrica, o calor pode ser muito mais do que apenas um resíduo. No seu melhor, este tipo de gerenciamento de energia cruzada seria uma combinação perfeita de geração de eletricidade e calor combinada com o armazenamento ideal, distribuição e uso dessa energia. Isso tornaria a fonte de alimentação baseada em energias renováveis ​​muito mais confiável e a colocaria no caminho para a aceitação geral como viável, solução a longo prazo.

Os pesquisadores realizaram testes virtuais em simulações para desenvolver o ES-FLEX-INFRA como uma solução com suporte de software, mas também investigaram a rede do mundo real da Rheinische NETZGesellschaft sob condições de carga variáveis. A avaliação deles abordou a energia elétrica, setores de gás e aquecimento.

Algumas das opções que podem tornar a infraestrutura mais flexível incluem:

• Usando bombas de calor, acumuladores ou grades para aproveitar o calor residual e outros fluxos de calor que geralmente não são usados
• Colocar soluções de energia para gás em prática para gerar metano com eletricidade excedente enquanto aproveita o calor do processo de energia para gás para uso em sistemas de cogeração
• Fornecimento e alimentação de metano em redes de gás e instalações de armazenamento, e usá-lo em sistemas de cogeração
• Canalizando eletricidade excedente para veículos elétricos ou, via energia para gás, para veículos movidos a gás natural

Primeira aplicação industrial instalada e funcionando

"A demanda por armazenamento e outras opções flexíveis continuará a crescer. A saída dos combustíveis fósseis e da energia nuclear só será eficiente e um sucesso econômico se conseguirmos conectar a eletricidade, aquecer, setores de gás e transporte, por exemplo, por meio de mobilidade elétrica ou veículos movidos a gás natural - e capitalize no fluxo de carga e sinergias de armazenamento, "diz Klaassen.

A indústria está descobrindo os benefícios do acoplamento setorial. As empresas estão analisando o software de simulação desenvolvido pela Fraunhofer SCAI para apoiar seus esforços de planejamento, por exemplo, para aplicações de hidrogênio. A principal operadora de gasoduto da Alemanha, Open Grid Europe GmbH (OGE), com sede em Essen, e outros já o estão usando em aplicações industriais.