Energieforum 2013 Wirkungsgrad und Wärmespeicher. 5. September 2013

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1 Energieforum 2013 Wirkungsgrad und Wärmespeicher 5. September 2013

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3 Der Schlüssel liegt in der Integration des Wärmesektors 3

4 Ein Beispiel aus der Schweiz (Goms)2008 4

5 Energieverbrauch in Haushalten Nutzenergie-Niveau ~2/3 des Bedarfs: Raumwärme ~20 C, Warmwasser ~40 C 5

6 Endenergie / OECD 6

7 Gesamtsystemeffizienz Strom 7

8 Wirkungsgrad Output Input Verlust = Input - Output Input 8

9 Verlust / Verschwendung? Was ist Verlust? Kann Energie verschwinden? Verlust ist Verschwendung von Wärme! Kühlung ist verschwendete Energie! Wärmeverluste bei der Stromleitung ist verschwendete Energie! Der Kondensator des Kühlschranks verschwendet Wärme! Der Kühler eines jeden Autos ist eine Energieverschwendungsmaschine! 9

10 Warum verschwenden wir Wärmeenergie? Keine Technologien für die Speicherung Keine wirtschaftlichen Technologien für die Speicherung! Keine Technologien für den Wärmetransport. Keine wirtschaftlichen Technologien für den Transport! Können thermochemische Speicher eine Lösung sein? 10

11 Wirkungsgrad und Wärme Ein schlechter Gesamt-Wirkungsgrad heisst: Wir haben kein Konzept zur Nutzung der Abwärme! (Abwärme = Abfallwärme!) 11

12 Übersicht aktuell erforschter und angewendeter Energiespeichertechnologien Quelle: Fröba, IHK-Energieworkshop, Hamburg

13 Systematisierung reversibler Wärmespeicher Anwendung Wärmespeicherung Grundprinzip physikalisch chemisch Speicherart sensibel latent Physisorption Chemisorption Beispiele KNO 2 /KNO 3 -Speicher Warmwassertank Zeolith- Speicher Salzhydrat- Speicher 13

14 Vergleich der Energiespeicherdichte verschiedener Wärmespeichermaterialien Energiespeicherdichte [kj/kg] Thermochemische Materialen Phasenwechselmaterialien Warmwasserspeicher Quellen der Energiespeicherdichten: Gil et al., Renewable and Sustainable Energy Reviews 14 (2010) 31 54; Van Essen et al., Proc. of the Energy Sustainability, San Francisco, USA, July, 2009; Iyimen-Schwarz et al., Thermochemica Acta 68, 349 (1983); eig. Berechnungen. 14

15 Lösungswege bei Stromspeichern auch von Wärmespeichern abhängig Effizienz als Energiespeicher elektrisch zu elektrisch (als Verhältnis der elektr. Ausspeicherenergie zur elektr. Einspeicherenergie) enstorics mit externer Abwärmezufuhr enstorics ohne externe Abwärmezufuhr Batteriespeicher - Blei bis Lithium-Polym. Pumpspeicherkraftwerke AACAES - noch in der Entwicklung Klassische CAES mit Gasfeuerung Windgas - Wasserstoff Windgas - Methan enstorics ist ein Gründungsprojekt der Leuphana Universität in enger Zusammenarbeit mit dem Projekt Thermische Batterie. 15

16 Herausforderungen thermochemischer Speicher Materialien Reversibilität der Reaktionen Passendes Temperaturniveau Wärmeleitfähigkeit Stofftransport des Reaktionspartners Reaktionskinetik Speichersystem Kompaktheit des Gesamtsystems Wärmeein- und auskopplung zw. Material und Wärmeträger Korrosionseigenschaften Systemkosten Peripherie Einbindung in Energieversorgungssystem Nutzung extern verfügbarer Wärme Im Kompetenztandem Thermische Batterie werden anwendungsbezogen Lösungen erforscht! 16

17 Demonstrationsversuch zur Wärmefreisetzung mittels Hydratation 0 Sekunden 0 s 17

18 Demonstrationsversuch zur Wärmefreisetzung mittels Hydratation 3 Sekunden 3 s 18

19 Demonstrationsversuch zur Wärmefreisetzung mittels Hydratation 6 Sekunden 6 s 19

20 Demonstrationsversuch zur Wärmefreisetzung mittels Hydratation 9 Sekunden 9 s 20

21 Demonstrationsversuch zur Wärmefreisetzung mittels Hydratation 12 Sekunden 12 s 21

22 Fragen oder Anregungen? Kontakt:

23 Dankeschön! Für Ihre Aufmerksamkeit und Ihre Geduld 23