Thermische Energiespeicherung Wo geht die Reise hin?

Transkript

1 Thermische Energiespeicherung Wo geht die Reise hin? Passerelle Workshop, Jörg Worlitschek

2 Der Reisestart: Wofür verwendet die Schweiz Ihre Energie Folie 2,

3 Der Reisestart: Wofür verwendet die Schweiz Ihre Energie: Private Haushalte Folie 3,

4 Das Reiseziel: Energiezukunft Schweiz Energiequellen Umwandlung, Speicherung, Transport Endverbrauch Power grid Gas grid Heat grid Folie 4,

5 Das Reiseziel: Energiezukunft Schweiz Energiequellen Umwandlung, Speicherung, Transport Endverbrauch Hydropower Reservoir Power grid Electric vehicle, Fuel cell vehicle Photovoltaics Wind power Battery Electrolyzer Hydrogen storage Hybrid car, Combustion engine Gas station Geothermics Fuel cell DESC Habilitation modeling Solarthermics Wood, straw, sewage sludge, algas Heat storage Bio fuel methanation New building, Renovation Utilisation of waste heat Solar fuel Hydrogen Heat grid Heater, heat pump, hot water Folie Gas grid 5,

6 Reiseziel ein Blick über die Grenzen Eindrücke International Renewable Energy Storage Conference 2015 Folie 6

7 Transportmittel vom Reisestart zum Reiseziel: Thermische Energiespeicher (TES) - Möglichkeiten TES Physikalischer Prozess Chemischer Prozess Sensibler Speicher Latenter Speicher Sorptionsspeicher Thermochemischer Speicher Folie 7

8 Transportmittel vom Reisestart zum Reiseziel: Sensible und latente thermische Speicher im Vergleich 400 ϑ c p,l = 1.6 kj/ kgk Specific Enthalpy, h [kj/ kg] h PCM h Water c p,l = kj/ kgk 100 c p,s = 2.2 kj/ kgk Temperature, ϑ [ C] 8

9 Reiseziele in Diskussion Thermische Speicher in der Gebäudetechnik 1. Erhöhung Thermische Masse Temperaturnivellierung z.b. Micronal, Fa. BASF, Folie 9,

10 Reiseziele in Diskussion Thermische Speicher in der Gebäudetechnik 2. Technische Speicher! Aktives Heizen - Kurzzeitspeicher: z.b. Latento, Folie 10,

11 Reiseziele in Diskussion Thermische Speicher in der Gebäudetechnik 3. Technische Speicher saisonal! Aktives Heizen - Wärmequelle für Wärmepumpe, Solareis, Folie 11,

12 Reisebudget Wirtschaftlichkeit Thermischer Energiespeicher Maximale Speicherkosten [CHF/ kwh] '000 10'000 1' PCM Erdwärme Sorption Zyklenpro Jahr [-] Wasserspeicher Politisch motiviert (0.15 CHF/ kwh, PB 25a) Wohngebäude/ Gewerbe (0.10 CHF/ kwh, PB 20a) Wärmepumpe Gebäude (0.18 CHF/ kwh, COP 4.0, PB 20a) Industrie Infastruktur (0.06 CHF/ kwh), PB 8a) Industrie Produktion (0.06 CHF/ kwh, PB 3a) Vorteil v erlustf reie Speicherung Sorption gewinnt an Bedeutung 0 "Einsatzgrenze" Speicherzyklus [Tage] Sorpt ion und PCM Saisonaler Speicher mit "Überlagerung" 12

13 Reiseziele Hochschule Luzern Thermische Energiespeicher Phase Change Dispersion Active Energy Building Material Science Electro Thermal Hybrid Storage Heat Storage with PCM «Thermo battery» Hot-Gas-Converter Cold-Storage Folie

14 Electro Thermal Energy Storage Folie 14,

15 Reiseziele Hochschule Luzern Thermische Energiespeicher Phase Change Dispersion Active Energy Building Material Science Electro Thermal Hybrid Storage Heat Storage with PCM «Thermo battery» Hot-Gas-Converter Cold-Storage Folie

16 Wärmepumpen und Speicher in Smart Grids Gebäude Gebäudeheizung Temperatur Regler Elektrizität Brauchwarmwasser Thermische Speicher Wärmepumpe Folie

17 Wärmepumpen und Speicher in Smart Grids Luft / Wasser Wärmepumpe Optimierte Einschaltzeiten für: - Elektrizitätspreis - Effizienz (Jahresarbeitszahl) Folie

18 Wärmepumpen und Speicher in Smart Grids Neuer Fall Regelung der Wärmepumpe nach - Strompreis - Aussentemperatur Sensibler Speicher 300l Latenter Speicher 2000l =>32 C Referenz Fall Sensibler Speicher 1200l +11% Effizienz Steigerung Wärmepumpe COP (JAZ): 4.24 Elektrizitätspreis: 48.4 CHF Wärmepumpe COP (JAZ): 3.7 Elektrizitätspreis 73.5 CHF Folie +34% Kosten Reduktion

19 Reiseziele Hochschule Luzern Thermische Energiespeicher Phase Change Dispersion Active Energy Building Material Science Electro Thermal Hybrid Storage Heat Storage with PCM «Thermo battery» Hot-Gas-Converter Cold-Storage

20 Gute Reise wünscht Die Forschungsgruppe Thermische Energiespeicher Quelle: Falkeis