RT23 | Entwicklung eines digitalen Zwillings eines Multi-Branche -Energieversorgungssystems für einen Regler Tests

Eine der größten Herausforderungen der Energiewende im Allgemeinen besteht darin, Angebot und Nachfrage von „ Erneuerbare Energien “ aufeinander abzustimmen, um die Netzstabilität und die jederzeitige zuverlässige Verfügbarkeit grüner Energie zu gewährleisten. Energieversorgungssysteme, die aus Teilsystemen bestehen, die Energie erzeugen (z. B. PV), umwandeln (Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen – KWK, Power-to-Heat-Anlagen – P2H, Power-to-Gas-Anlagen – P2G), speichern (Batterien, Wärmespeicher) und auf optimierte Weise verteilen können, können unterstützen zur Bewältigung dieser Herausforderung beitragen. Grüner Wasserstoff, der aus erneuerbarem Strom mittels eines Elektrolyseurs (P2G) erzeugt wird, kann als Energieträger zur Umwandlung und Speicherung elektrischer Energie betrachtet werden. Auf diese Weise kann Wasserstoff eine grundlegende Rolle bei der Flexibilisierung, der Netzstabilität und der Dekarbonisierung des Energiesystems spielen. Die Herausforderung bei der Umsetzung eines wirtschaftlich und ökologisch nachhaltigen Energiesystems liegt in einer optimierten Kopplung der Strom- und Wärme Branchen , mit dem Ziel, den Gesamtenergieverbrauch aus Primärenergiequellen zu reduzieren. Im Rahmen des Forschungsprojekts „H2-basierte CO₂-freie Fabrik“ (H2Factory) wird ein Demonstrationsstandort für solche multidomänenübergreifenden Energiesysteme entwickelt, der umgerüstete Erdgas-KWK-Anlagen, P2H-Systeme, Wasserstoff-, Wärme- und Batteriespeicher sowie Wärmepumpen umfasst. In einem zweiten Schritt werden eine P2G-Anlage, Wasserstoff-Gasheizkessel und PV-Module hinzugefügt. Aufgrund der Komplexität des Systems wird ein in Echtzeit arbeitender digitaler Zwilling des oben genannten Energiesystems entwickelt. Der digitale Zwilling modelliert ein Strom-, Erdgas-, Wasserstoff- sowie ein Wärmenetz zusammen mit Erzeugungseinheiten, Speichern, Lasten und Umrichtern verschiedener Energie Branchen. Dies erleichtert die Entwicklung und das „ Tests “ einer Systemsteuerung, die eine optimierte Nutzung der zuvor genannten Anlagen ermöglicht. Zur Implementierung des digitalen Zwillings werden wir das OPAL-RT-System nutzen und dabei dessen Echtzeitfähigkeiten, die erweiterten Modellierungsmöglichkeiten mit Simulink/Simscape, seine Rechenleistung sowie die Möglichkeit zur Anbindung an den zukünftigen Regler in einer CHIL-Konfiguration nutzen.