Dynamische Hochtemperatur Wärmespeicherung

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1 KBA Air Purification Dynamische Hochtemperatur Wärmespeicherung Ein zentraler Baustein für Energiemanagement und Energieeffizienz 2.Anwenderforum Thermische Energiespeicher, OTTI, Neumarkt i.d.opf.

2 Über 20 Jahre praktische Erfahrungen mit Speicherung und Nutzung von Hochtemperatur - Energie Medium Luft, Temperaturen bis C, Material Keramik, Lastzyklen 100 Zyklen pro Stunde Speicherkeramik Lastkurve Volumenstrom KBA Matthias Hänel Seite:2

3 1. Aufbau und Funktion 2. Integration in das Solarturmkraftwerk Jülich 3. Integration in der thermischen Abluftreinigung 4. Konzept für eine Aluminiumgießerei 5. Ausblick KBA Matthias Hänel Seite:3

4 Mittel- bis Langzeitspeicher - Technologie passiv - Wärmetransportmedium Luft - Speichermedium Keramikmaterial - Temperatur bis C - zeitliche Verschiebung 48 h KBA Matthias Hänel Seite:4

5 Speicher im Solarturmkraftwerk Jülich keramisches Speichermaterial keramisches Fasermaterial KBA Matthias Hänel Seite:5

6 Fahrweisen: - Monospeicher - Einzelkammer - Mischkammer - Energiebalance - Passivbetrieb Vorteile: - Speicherung unterschiedlicher Energiemengen und Temperaturniveaus - Bereitstellung stabiler Energiemengen mit vorgegebenen Temperaturniveaus KBA Matthias Hänel Seite:6

7 Solarturmkraftwerk Jülich in Betrieb seit 12/2008 Speicherdaten: Speicherkapazität Entladekapazität max. Beladestrom max. Luftvolumenstrom 12 MWh th 5,7 MW th 9,4 kg/s Nm³/h Turmhöhe 60 m Speicher von 36 bis 44 m Höhe Gesamtgewicht Speicher ca. 200 to Druckverlust max. 11 mbar Temperatur Beladen 2,0 h 640 C Temperatur Entladen 1,5 h 625 C 0,5 h 550 C KBA Matthias Hänel Seite:7

8 Integration des Wärmespeichers in das Solarturmkraftwerk KBA Matthias Hänel Seite:8

9 Betriebsweisen des Wärmespeichers in das Solarturmkraftwerk storage solar solar storage KBA Matthias Hänel Seite:9

10 Ergebnisse Speicherbetrieb Solarturmkraftwerk Jülich Temperaturverlauf über 24 Stunden Regelbetrieb Füllstand Speicher Energiemenge / Strömungsrichtung Entladen Beladen Temperatur Dom Temperatur Medusa KBA Matthias Hänel Seite:10

11 Ergebnisse Leistungsfahrt Wärmespeicher Solarturmkraftwerk Jülich Beladen - Stillstand - Entladen Temperaturen in Dom und Medusa bei mehrfacher Be- und Entladung, kein Verlust der nutzbaren Speicherkapazität Temperaturprofil über die Speicherhöhe mit einer Kammer im Passivbetrieb, keine Durchwärmung der passiven Kammer Alle Voraussetzungen für den Einsatz der Hochtemperatur-Wärmespeicherung in der Industrie sind geschaffen. KBA Matthias Hänel Seite:11

12 Ergebnisse der Leistungsfahrt des Wärmespeichers im Solarturmkraftwerk Jülich Speicher bei 30 h Stillstand Temperaturprofil über die Speicherhöhe Temperaturverlauf bei 2 h Be- und Entladung mit konstanten maximalem Volumenstrom Speicherfüllstand 6 % Energieverlust KBA Matthias Hänel Hessigheim Seite:12

13 Integration des Wärmespeicherkonzeptes in Thermisch Regenerative Abluftreinigungsanlagen Abluftmenge Nm³/h mit Lösemittel kw integrierter Warmwasser-Wärmetauscher mit einer nutzbaren Wärmeleistung von 200 kw th Portugal Abluftmenge bis Nm³/h in 5 Behälterbauweise in Kleinlast als 3-Behälter TRA mit 2 Behälter als Wärmespeicher mit einer Leistung von kw th Israel KBA Matthias Hänel Seite:13

14 Projekt Energiemanagement Aluminiumschmelzofen Vorwärmung von Aluminium C Heissluft Abwärme vom 2 - Kammerofen C Ofenabluft Vorteil: - Vorwärmung Aluminiumblöcke - einfache Lösung - Stand der Technik Nachteil: - direkte Kopplung Vorwärmung an den Chargenbetrieb Investitionssumme ca Vorwärmkammer KBA Matthias Hänel Seite:14

15 Projekt Energiemanagement Aluminiumschmelzofen Vorwärmung von Aluminium C Heissluft Wärmetauscher Leistung 0,2 MW th Abwärme vom 2 - Kammerofen C Ofenabluft Vorteil: - Vorwärmung der Aluminiumblöcke - Vorwärmung der Verbrennungsluft - Stand der Technik Nachteil: - direkte Kopplung der Vorwärmung an den Chargenbetrieb Investitionssumme ca Vorwärmkammer - Wärmetauscher Nm³/h C Verbrennungsluft KBA Matthias Hänel Seite:15

16 Projekt Energiemanagement Aluminiumschmelzofen Vorwärmung Wärmespeicherung Abwärme vom von Aluminium Speicherleistung 2 - Kammerofen 2 x 0,65 MWh th C Heissluft Vorteil: - längere Vorwärmzeit der Aluminiumblöcke - keine Kopplung der Vorwärmung an den Chargenbetrieb - Vorwärmung der Verbrennungsluft als Option immer möglich Nachteil: - Platzbedarf - neues komplexes System C Ofenabluft C Verbrennungsluft Investitionssumme ca Vorwärmkammer - Beheizungseinrichtung KBA Matthias Hänel Seite:16

17 - Abwärme aus dem 2 - Kammerschmelzofen - Vorwärmung der Verbrennungsluft - Vorwärmung der Aluminiumblöcke - Speicherung der Abwärme aus dem 2 - Kammerschmelzofen Projekt Energiemanagement Aluminiumschmelzofen KBA Matthias Hänel Seite:17

18 Uhrzeit 15:00:00 15:15:00 15:30:00 15:45:00 16:00:00 16:15:00 16:30:00 16:45:00 17:00:00 17:15:00 17:30:00 17:45:00 18:00:00 18:15:00 18:30:00 18:45:00 19:00:00 Dynamische Hochtemperatur Wärmespeicherung Chargenbetrieb nach der Optimierung aktueller Chargenbetrieb favorisiertes Konzept : Einsparung von Erdgas ca m³/jahr oder Erhöhung der Schmelzkapazität um ca t/jahr Energiebedarf in kw KBA Matthias Hänel Seite:18

19 Größenvergleich Wärmespeicher - Thermoreaktoren Modul Hotspot 5 Turm TRA DHT WS Jülich 3 Turm TRA Hotreg Stuttgart Kompakt - TRA Luft Volumenstrom in Nm³/h WS : Luft Volumenstrom in Nm³/h TRA: Speicherleistung in MWh: ,75 KBA Matthias Hänel Seite:19

20 Auszug aus dem Abschlussbericht : Mit Abschluss dieses Forschungsprojekts stehen für marktfähige Anlagenleistungen kostengünstige und im Kraftwerksmaßstab einsetzbare Speicherkonzepte zur Verfügung. Der gewonnene Wissensstand zu diesem Speichertyp in der Anwendung mit Solarturmkraftwerken erlaubt damit eine Demonstration im Pilotmaßstab. Für ein Konzept eines drucklosen Hochtemperaturwärmespeichers sind für die Anlagenausführung alle wesentlichen Entwurfsfragen geklärt. KBA Matthias Hänel Seite:20

21 KBA Air Purification Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit KBA-MetalPrint GmbH Geschäftsbereich KBA-CleanAir