Die dramatischen Auswirkungen der Klimakrise erfordern einen Paradigmenwechsel im Stromnetz. Der Markt für Energiespeichersysteme verzeichnet derzeit ein kontinuierliches Wachstum, das durch die unaufhaltsame Verbreitung erneuerbarer Energien vorangetrieben wird. In diesem Zusammenhang haben moderne ESS jedoch nach wie vor einige Einschränkungen, die hauptsächlich auf technologische Grenzen zurückzuführen sind. Technologieabhängige Reaktionszeiten und eine feste Kopplung zwischen Energie- und Leistungskapazität machen die Auswahl eines bestimmten ESS für unterschiedliche Anwendungsfälle sehr mühsam und selten optimal, sowohl aus technischer als auch aus wirtschaftlicher Sicht. 

Entwurf, Bau, Inbetriebnahme und Demonstration von Superkondensatoren in Verbindung mit einem wasserbasierten Hybrid-Energiesystem (HESS), einem salzbasierten HESS und einer Erweiterung des wasserbasierten Energiespeichers.

SMHYLES hat sich zum Ziel gesetzt, sichere und nachhaltige hybride Energiespeichersysteme (HESS) zu entwickeln und zu demonstrieren, die auf der Kombination zweier Speichertechnologien mit geringem CRM-Gehalt und wässriger ESS (Batterien und Superkondensatoren) basieren – wobei die eine Technologie über eine Speicherfähigkeit für mittlere bis lange Zeiträume und die andere über eine hohe Leistungsdichte verfügt –, um ultraschnelle Hilfsdienste bereitzustellen, die durch intelligente Energiemanagementsysteme (EMS) gemeinsam gesteuert werden. 

Das Projekt behandelt hauptsächlich

1. Entwurf, Bau und Einsatz innovativer Speicherkomponenten der verschiedenen HESS, d. h. modularer VRFB, wässriger Superkondensatormodul und intelligente ZEBRA-Batterie
2. Entwicklung digitaler Zwillinge für den optimalen Entwurf von HESS-Komponenten und -Systemen sowie zur Festlegung von Strategien für das Echtzeitmanagement
3. Optimale Integration und Verwaltung der HESS mit Unterstützung digitaler Werkzeuge
4. Ökobilanz der Technologien über den gesamten Entwurfsprozess hinweg
5. Demonstration des Einsatzes von HESS an drei verschiedenen Demonstrationsstandorten in Portugal und Deutschland, darunter ein Inselnetz, ein industrielles Mikronetz und eine Forschungseinrichtung.
6. Skalierung des Elektrolytrecyclingverfahrens

Ein 400-kWh-HESS auf Wässerbasis, basierend auf einer neuartigen VRFB mit 8 Stunden Laufzeit und einem wasserbasierten Superkondensator (100 kW Nennleistung), wird in einem Industriepark in Portugal demonstriert, während ein 750-kWh-HESS auf Salzbasis, das eine intelligente ZEBRA-Batterie (NaNiCl2) mit einem wasserbasierten Superkondensator integriert, auf einer netzunabhängigen Insel, ebenfalls in Portugal, demonstriert wird. Am dritten Demonstrationsstandort in Deutschland werden neben dem Elektrolytrecycling auch Retrofit-Konzepte für bestehende HESS demonstriert.

Digitale Zwillinge werden entwickelt, um die optimale Auslegung von HESS-Komponenten und -Systemen zu unterstützen, Strategien für das Echtzeitmanagement von HESS zu definieren, das Marktpotenzial von SMHYLES-Lösungen für spezifische Anwendungsfälle und Länder zu untersuchen sowie die Energiemanagementsysteme der entwickelten hybriden Speichertechnologien zu unterstützen und zu testen.

Neuartige digitale Werkzeuge werden die optimale Konstruktion, Planung und Echtzeit-Steuerung der HESS ermöglichen. Besonderes Gewicht wird auf die Nachhaltigkeit der HESS gelegt, indem bereits in den Konstruktionsphasen Lebenszyklusanalysen einbezogen und die Recyclingprozesse optimiert werden. Neuartige Lösungen für das Elektrolytrecycling werden zudem auf ein industriell relevantes Maß skaliert, um den CO₂-Fußabdruck zu verringern. Es werden techno-ökonomische Analysen durchgeführt, um Marktsegmente für die Kommerzialisierung von HESS zu bewerten, und es wird eine Roadmap entwickelt, um einen klaren Weg hin zu kommerziellen großtechnischen Demonstrationen und Einsätzen zu definieren.

Mit hohen technologischen und wirtschaftlichen Fortschritten wird SMHYLES neuartige flexible und vielseitige Energiespeicherlösungen erschließen und einen bemerkenswerten Einfluss auf den europäischen Energiemarkt gewährleisten.

Offizielle Website des EU-Projekts SMHYLES

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