Energieversorgungsnetze und Integration Erneuerbarer Energien (SENSE)

Thermische Komponenten

Analog zu den elektrischen Komponenten könnnen die thermischen Komponenten in drei Kategorien eingeteilt werden: Einspeisende Anlagen, Lasten und Speicher.

Einspeisende Anlagen

Die Kältemaschine ist das Bindeglied zwischen elektrischem und thermischem Netz. Mit Hilfe eines strombetriebenen Verdichters wird die Kälte für das Kältenetz erzeugt. Die im Smart Grid Labor eingesetzte Kompressionskältemaschine verwendet dabei das umweltfrundliche Kältemittel Propan (R290), das ein sehr geringes Treibhauspotential aufweist. 

Die elektrische Leistungsaufnahme des Kompressor kann zwischen 50 % und 100 % der nominalen Leistung stufenlos eingestellt werden. Damit kann einerseits die Kälteerzeugung an die Kältelast angepasst werden. Andererseits kann die Kälteerzeugung auch an das Angebot von erneuerbaren Energien bei der Stromerzeugung oder an flexible Strompreise angepasst werden.  

Lasten

Die Kältelast wird über einen stufenlos einstellbaren Durchlauferhitzer erzeugt. Damit können beliebige Lastprofile nachgefahren werden. Aus mehreren Forschungsprojekten stehen gemessene Kältelastprofile zur Verfügung, die für Versuche im Smart Grid Labor verwendet werden können.    

Speicher

Als Speicher steht ein PCM-Speicher-System, bestehend aus zwei mit PCM-Elementen gefüllten Stahltanks zur Verfügung. PCM steht dabei für "Phase Change Material", d.h. die PCM-Elemente sind mit einem Material gefüllt, das seinen Aggregatszustand ändert. Im Smart Grid Labor sind die PCM-Elemente mit Wasser gefüllt. Dementsprechend findet der Phasenwechsel bei 0 °C statt. Um den Phasenwechsel von flüssig zu fest herbeizuführen, wird viel Energie benötigt. Diese Energie wird in den PCM-Elementen gespeichert und wird beim Schmelzen wieder freigesetzt. Im Fall von Wasser liegt die spezifische Schmelzenthalpie bei 334 kJ/kg. Dies entspricht der Energiemenge, die nötig wäre, Wasser um 80 °C abzukühlen. Daher können PCM-Speicher deutlich kompakter gebaut werden als Kalt- oder Warmwasserspeicher.