Simulation von Energiespeichern

Elektrische, mechanische, thermische, pneumatische oder chemische Energiespeicher – Mit Systemsimulation untersuchen Sie das Verhalten von Energiespeichersystemen unter realistischen Lastszenarien im Detail.

Welche Speichertechnologie ist für meine Anwendung am besten geeignet? Erfüllt mein Energiespeicher die Anforderungen des Kunden? Welche Dimensionierung sichert einen wirtschaftlichen Betrieb?

Beantworten Sie Ihre Fragen zu Energiespeichern unterschiedlicher Technologien schnell und sicher mit Hilfe von Systemsimulation und der Simulationssoftware SimulationX. Mit unseren Lösungen für die Energietechnik erhalten Sie ein leistungsstarkes, verlässliches Werkzeug für die Simulation energetischer Systeme. Auf diese Weise verstehen Sie das Verhalten von Energiespeichern im Detail oder auf Systemebene bereits in der Konzeptphase und können Ihre Produkte somit kostengünstig optimieren. Mit der integrierten Fehlerbaum- und Auswirkungsanalyse (FTA, FMEA) untersuchen Sie die Folgen von Störungen und Defekten einzelner Baugruppen oder Teile auf das Gesamtsystem schon in der Entwicklung und finden frühzeitig passende Lösungen. 

Entwickeln Sie schnell und wirtschaftlich Lösungen zur Energiespeicherung der Zukunft. Durch Simulation erhalten Sie Antworten:

Auf Systemebene

  • Wieviel Energie muss der Speicher in welchem Zeitraum aufnehmen und abgeben können?
  • Mit wieviel Speicherbedarf ist im Durchschnitt und wieviel bei Energiespitzen zu rechnen?
  • Auf welche Dauer muss die Energie gespeichert werden?
  • Mit welcher Speicherart (elektrochemisch, mechanisch, thermisch etc.) sind die Energieverluste zwischen Erzeuger und Verbraucher am geringsten?
  • Mit welchen Transport- und Konvertierungsverlusten ist zu rechnen?

Auf Komponentenebene

  • Kann mein Speicher den gegebenen Energiestrom in der geforderten Zeit aufnehmen und wieder abgeben?
  • Wie groß sind die Energieverluste?
  • Wieviel Wärme entsteht an welchen Stellen?
  • Welche Energiedichte kann man Speicher über welchem Zeitraum bereitstellen?
  • Mit welchem Alterungsverhalten ist (insbesondere Akkumulatoren) zu rechnen und wie kann ich die Lebensdauer erhöhen?

Sicherheit und Zuverlässigkeit

  • Welche Auswirkung hat der Ausfall einer Komponente auf das Gesamtprodukt oder die Anlage?
  • Wie kann ich einen Ausfall verhindern?
  • Welche Auswirkung hat ein alternatives Systemlayout auf die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Systems?

Welcher Simulationstyp sind Sie?

Mit SimulationX arbeiten simulationserfahrene Anwender und Einsteiger.

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Von Ingenieur zu Ingenieur

Manche Fragen lassen sich im persönlichen Gespräch leichter klären.

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Anwendungen

Simulation alternativer Speichertechnologien für eine stabile und wirtschaftliche Energieversorgung

Von Batteriespeicher bis Schwungradmassenspeicher - mithilfe von Systemsimulation prüfen Sie virtuell unterschiedliche Energiespeicherkonzepte und finden schnell und wirtschaftlich die optimale Speichertechnologie für Ihre konkrete Anwendung.

Ganz egal ob volatile Energiequellen wie Wind- oder Solarenergie, eine große Anzahl unterschiedlicher Verbraucher oder beides: Sie erhalten verlässliche Antworten auf Ihre Fragen selbst zu komplexen Energiesystemen

  • Ermitteln und Optimieren Sie die Energieeffizienz und optimieren Sie den Wirkungsgrad
  • Dimensionieren Sie die Systemkomponenten passgenau zu den Anforderungen
  • Entwerfen und testen Sie eine optimale Regelungsstrategie Ihres Druckluft- Energiespeichers
  • Beherrschen Sie thermische Effekte und erhöhen Sie die Effizienz durch Nutzen der entstehenden Wärme

  • Beherrschen Sie das thermische Verhalten der Batterie, in Abhängigkeit vom Material sowie geometrischer, mechanischer und elektrische Eigenschaften der Zellen sowie deren Wechselwirkung untereinander durch Simulation
  • Entwickeln Sie optimale Batteriemanagementsysteme (BMS) abhängig vom Batterieladezustand (SOC State-of-Charge) und Alterungszustand (SOH State-of-Health). Auf diese Weise stellen Sie eine nachhaltige Belastung des Batterie-Stacks sicher
  • Sichern Sie eine nachhaltige Belastung des Batteriesystems
  • Erhalten Sie zuverlässige Aussagen zur Reichweite der Batterie und zu Alterungseffekten
  • Erstellen Sie verlässliche Prognosen zur Lebensdauer der Batterie durch Simulation der kalendarischen und zyklischen Alterung
  • Führen Sie die Verlustwärme der Batterie effektiv ab, indem Sie die Kühlung mit Hilfe einer Simulation optimal dimensionieren

  • Optimieren Sie die Betriebsstrategie zwischen Gas und Strom als Energieträger
  • Analysieren Sie das thermische Verhalten der Gesamtanlage und Komponenten
  • Erreichen Sie ein optimales Zusammenspiel einer großen Anzahl unterschiedlicher Gasquellen

  • Dimensionieren Sie einzelne Komponenten bereits in frühen Konzeptphasen zielgenau durch eine Konzeptsimulation
  • Ermitteln Sie unerwünschte Schwingungen und untersuchen Sie die Eigenfrequenzen anhand einer Drehschwingungsanalyse
  • Simulieren Sie das das Zusammenspiel aller Baugruppen inkl. Schwungmasse, Magnetlager, Generator sowie Vakuumpumpe und Kühlung

  • Wie verhalten sich einzelne Energiespeicher im Verbund als virtueller Speicher? Simulieren Sie das Zusammenspiel unterschiedlicher Quellen für Nutzenergie und Speicher!
  • Treffen Sie belastbare Entscheidungen bereits in frühen Konzeptphasen und untersuchen Sie die dynamischen Wechselwirkungen aller Komponenten
  • Entwerfen und testen Sie eine optimale Regelungsstrategie
  • Ermitteln Sie bereits frühzeitig die Effizienz des Speicherkonzepts und überprüfen Sie das Systemlayout

  • Entwerfen Sie effizient Wärmespeicher und Kältespeicher durch detaillierte Simulation:
  • Untersuchen Sie die Temperaturverteilung und den Wärmeübergang
  • Analysieren Sie das Verhalten der Fluide bei Phasenwechsel (z. B. bei Latentwärmespeicher)
  • Dimensionieren Sie Kompressoren, Kondensatoren, Leitungen, Wärmeübertrager etc. für ein effizientes Gesamtsystem
  • Wählen Sie den passenden Kälte- oder Wärmespeicher auf Basis einer Simulation des Gesamtsystems aus Wärmequellen, Wärmesenken, Speicher und Leitungen

  • Untersuchen Sie das Verhalten der Ventile beim Ein- und Auslass unter hohem Druck
  • Berechnen Sie die Eigenschaften des Fluids unter variablen Randbedingungen. Welche Fluidphasen liegen wann und wo vor?
  • Entwerfen Sie schnell und zuverlässig das Kühlsystem
  • Weisen Sie die Sicherheit des Drucksystems anhand automatisierter Fehlerbaum- sowie Auswirkungsanalysen (FTA, FMEA) nach

Druckluftspeicher selbst modellieren und simulieren

Im folgenden Video sehen Sie, wie einfach das geht. Mit dem passenden Modell probieren Sie es selbst aus. Einfach im Kundencenter anmelden, kostenfreie SimulationX-Version runterladen und eigene Simulation starten. 

zum Kundencenter
Nutzen

Schnelles, wirtschaftliches Entwickeln effizienter und zuverlässiger Energiespeicher

Vergleichen Sie die Möglichkeiten der mechanischen, elektrischen, pneumatischen und chemischen Energiespeicherung mit Hilfe  dynamischer Systemsimulation! So gewinnen Sie Zeit und sparen Geld bei der Wahl der passenden Technologie und beim Dimensionieren der Systemkomponenten. Sie steigern die Effizienz und Zuverlässigkeit Ihrer Produkte, indem Sie physikalische Wechselwirkungen bereits in der Entwurfsphase analysieren. Hierzu gehören Druckspitzen, unerwünschte Schwingungen und kritische Wärmeentwicklungen im Betrieb sowie bei Havarien oder Notfallszenarien. Somit vermeiden Sie unnötige Schleifen im Produktentwicklungsprozess und Sie gewinnen Sie Sicherheit für Ihre Investition. 

Sichere Speicherlösungen für Hersteller und Betreiber

Für Betreiber heißt das, die Sicherheit und Zuverlässigkeit Ihrer Energiespeicher zu erhöhen und das Betriebsrisiko deutlich zu verringern. Hersteller verfügen mit der Systemsimulationssoftware über ein Werkzeug, die Risiken ihrer Produkthaftung deutlich zu senken.

Passgenaue Speicher für die optimale Netzintegration erneuerbarer Energien

Ob lokale oder öffentliche Netze: Insbesondere Solar- und Windkraftanlagen stellen ein Herausforderung für die Netzstabilität dar. Vergleichen sie den Einfluss- unterschiedlicher Speichertechnologien ‒ mit sich unterscheidenden Zugriffszeiten ‒ auf die Spannungsqualität und Stabilität der Netzfrequenz durch Simulation. Finden Sie die optimale Kombination aus Versorgungsqualität im Netz und der wirtschaftlichen Speicherung elektrischer Energie.

Wirtschaftlicher Betrieb dezentraler Speicher

Aufgrund der großen Differenz zwischen Einspeisungsvergütung und den Kosten für den Energiebezug aus dem Netz ist es häufig wirtschaftlicher, lokal erzeugte Energie vor Ort zu verbrauchen. Weiterhin lassen sich mit dezentralen Speichern das Transformieren in das Hochspannungsnetz und somit Transformations- und Übertragungsverluste vermeiden. Allerdings fallen häufig die Zeiten des maximalen Verbrauchs nicht mit den Zeiten maximaler Energieproduktion zusammen, weshalb Strom und Wärme lokal gespeichert werden müssen.

Durch Simulation vergleichen sie verschiedene Szenarien der dezentralen Energiespeicherung im Niederspannungsnetz und finden somit die optimale Konfiguration aus dezentraler Stromproduktion, -Speicherung und Verbrauch.

Durch Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung und passgenauer Energiespeicherung Betriebskosten senken

Mit der geschickten Kombination eines Blockheizkraftwerks mit  –  je nach Anwendungsfall – einem Batteriespeicher sowie Wärme- und Kältespeicher lassen sich Energiekosten insbesondere auch für mittelständische Unternehmen signifikant senken. Weiterhin dient die lokale Energiespeicherung als Element einer sicheren Energieversorgung: zum Beispiel für Produktionsprozesse und empfindliche Industrieanlagen. Durch die Simulation Ihres Kraft-Wärme-Kopplungs-Systems im Zusammenspiel mit einer oder mehrerer Batterien erhalten Sie zuverlässige Informationen zum Wirkungsgrad der Anlage über die Betriebszeit. Darüber hinaus erfahren Sie, inwieweit die Energiespeicher in der Lage sind, die Strom und Spannungsversorgung nachhaltig zu stabilisieren.

  • TU Dresden

    Das Institut für Energietechnik der TU Dresden analysiert komplexe thermodynamische Wechselwirkungen in Kälteanlagen mit SimulationX

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  • TU Darmstadt

    SimulationX ermöglicht es Forschern, saisonale Energiespeicher der Zukunft zu untersuchen

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  • Kontakt
    Jörg Pipiorke Vertrieb
    Thomas Hofmann Produktmarketing
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