Technologien thermischer Energiespeicher

Ähnliche Dokumente
Innovative Wärmespeicher

Thermische Speicher - Neuer Frühling im Zuge der Energiewende

Thermische Energiespeicher Stand und Entwicklung

Deutsche Speichertechnologien für den internationalen Markt

Thermische Energiespeicher - Wohin geht die Entwicklung?

Energiespeicher für die Energiewende Technologien und Anwendungen

Was können Energiespeicher zum Gelingen der Energiewende beitragen?

Energiespeicher - Technologien und Anwendungen

Sorptionsspeicher für einen energieeffizienten Geschirrspüler

PERSPEKTIVEN VON SPEICHERTECHNOLOGIEN UND POWER-TO-X, SEKTORKOPPLUNG WÄRME/STROM

Energiespeicher - Technologien und Anwendungen

Entwurf, Optimierung und Systemexperimente an einem saisonalen solarthermischen Speicher auf Basis von Festbettsorption mit Zeolith

Wärmespeicher: Rolle im Energiesystem der Zukunft

Urban Energy Systems Laboratory. BEST Building Energy Systems and Technologies Group

MOBILE WÄRMESPEICHER ZUR ABWÄRMENUTZUNG

Wa s i s t e i n E n e rg i e s p e i c h e r?

Aktuelle Anwendungsbeispiele zur Nutzung von Wärmespeichern zur Klimatisierung von Gebäuden

ENERGIESPEICHER EINE ENTSCHEIDENDE SÄULE DER ENERGIEWENDE

Wie speichere ich mein Plus?

Thermische Energiespeicher mit hohen Energiedichten

Thermochemische Energiespeicher

Speichertechniken für die zukünftige Energieversorgung Energiespeicher-Symposium Stuttgart 06./07. März Ulrich Wagner

THERMISCHE SPEICHERUNG FÜR INTELLIGENTEN NETZE

Solartechnologien in der Pipeline. Werner Weiss. AEE - Institut für Nachhaltige Technologien A-8200 Gleisdorf, Feldgasse 2 AUSTRIA

Adsorptionswärmepumpen Nachfolger der Brennwertkessel?

Sorptionswärmespeicher für Einfamilienhäuser Technisches Konzept und Erfahrungen

Was können Energiespeicher zum Gelingen der Energiewende beitragen?

CryoSol plus Paraffin/Wasser Dispersion zur thermischen Energiespeicherung und -verteilung

Energiespeicher in der Praxis. Vattenfall Europe New Energy Services GmbH, Thomas Jänicke-Klingenberg

Der Wärmemarkt eine Regelgröße für das fluktuierenden Stromdargebot? Volkswirtschaftliche Perspektiven und Randbedingungen

OFFENE ADSORPTIONSSPEICHER MIT ZEOLITH

Techniken der Wärmespeicherung

Hendrik Stengel STI Solar Technologie International GmbH

Wärmespeichersysteme. 11. Solartagung Dipl.-Ing. Christian Synwoldt. Potenziale erkennen! Prozesse optimieren! Mehrwert schaffen!

Ideen zur Energieeffizienzforschung am Institut für Kälte-, Klima- und Umwelttechnik. Matthias Stripf, Hochschule Karlsruhe Technik und Wirtschaft

PCM-Speicher für industrielle Anwendungen

Energiesparen durch moderne Technik

Bereitstellungssysteme für das Plusenergiehaus. Karl Ponweiser Institut für Energietechnik und Thermodynamik

chillii Cooling thermisch kühlen

Salz/Zeolith-Komposite

Querschnittstechnologien inkl. Geothermie F&E Schwerpunkte und deren Implementierungsstrategie

3. DSTTP Konferenz, Berlin Stromsparen mit Solarthermie. Energieoptimierte Fabrik- und Produktionsplanung

Wärmespeicherung durch offene Sorptionssysteme

Das Centrum für Energiespeicherung

INDUSTRIE UND GEWERBE

Speichertechnologien in der Stromversorgung von heute und morgen. Prof. Dr. Nicola Schulz, FHNW

2. Tagung Kompakte thermische Energiespeicher

Abwärme nutzen Kosten sparen

Erste Ergebnisse aus dem Tes4seT Leitprojekt

Wärmespeicherung mit unterkühltem Phasenwechselmaterial

Wärmespeichertechnologien für Energieeffizienz in Industrieanwendungen Doerte Laing

Energiespeicher- Technologien aus der Sicht eines Herstellers für die Expertenrunde Arbeitskreis Energiespeicher am 25. März 2015 in Potsdam

Energiesparen durch moderne Technik

Power-to-Heat P2H in Hochtemperatur- Latentwärmespeichern für Prozesswärmeanwendungen

Potential und Grenzen neuer Materialien und

Dezentrale Energiesysteme und Speicher Der richtige Mix macht s Dr. Bernd Koch Leiter Dezentrale Energiesysteme, Siemens Deutschland

Mit welchen Energien versorgen wir die Stadt der Zukunft?

ENERGIESPEICHER EINE ENTSCHEIDENDE SÄULE DER ENERGIEWENDE

DLR Institut für Technische Thermodynamik

Latentwärmespeicher in der Solarthermie Stand der Technik, Vor- und Nachteile, Ausblick

Überblick über den aktuellen Stand der modernen Speichersysteme

Vita. Prof. Dr. habil. Ingo Stadler. Professor für Erneuerbare Energien & Energiewirtschaft TH Köln

Thermische Energiespeicherung durch Sorptionsspeicher Möglichkeiten und Grenzen

FLOW-TCS. Verlustfreie Solarspeicher mittels thermo-chemischer Granular-Flow-Materialien. ASIC-Austria Solar Innovation Center

Wärme aus Holz und Sonne: Mit dem Reinheizpaket von Wagner & Co. CO 2 -neutral heizen

Wärmeversorgung im Quartier

Thermische Energiespeicher als Schlüsseltechnologie für die Energiewende

Kraft-Wärme-Kopplung und Geothermie

BLICK ÜBER DIE GRENZE: WO STEHT DEUTSCHLAND IN DER SPEICHERFRAGE? BUNDESVERBAND ENERGIESPEICHER

E.ON Hanse Wärme GmbH

Solare Kraft-Wärme-Kopplung mit Prozessdampferzeugung

Solar Air Conditioning -

Heizen und Kühlen mit Gaswärmepumpen

Energiewende. Flexibilitätsoptionen für ein Gelingen der LUAT. Klaus Görner Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil.

Thermische Energiespeicher für Industrie und Kraftwerke

Energieforum 2013 Wirkungsgrad und Wärmespeicher. 5. September 2013

Heizen und Kühlen mit Kombination mehrerer Wärmespeicher-Technologien im neuen Forschungs- und Entwicklungsgebäude des ZAE Bayern

Heizen mit der Kältetechnik

Innovation in der Energiespeicherung -Projekt Falkenhagen-

Wahlmodule Schwerpunkt Produktion und Nachhaltigkeit (PN) Prof. Laing / Prof. Nepustil

Renovationsprojekt La Cigale

TESS Thermischer Stromspeicher für die Energiewende

Die Rolle von Gasnetzen in der Energiewende

Essen, 04. November Vernetztes Wohnen Energieeffizienz, Komfort und das Passivhaus der ZukunC

Gas-Wärmepumpen. Übersicht Technologien und die Zeolith-Gas-Wärmepumpe zeotherm im System. Remscheid, A. Hellner

Energiespeicher Steigerung der Energieeffizienz und Integration erneuerbarer Energien

energieeffizienter Anlagen mit Wärmepumpen Konzeptionierung Einen Schritt voraus. Frigopol Infotage Dr.

Solare Kraft-Wärme-Kopplung mit Prozessdampferzeugung

Dezentrale Energieversorgung, aber wie? Herten, Thorsten Rattmann, GF Hertener Stadtwerke

Energieeffiziente Sanierung und architektonische Aufwertung: das Ex-Post Gebäude in Bozen / Italy

Ganzheitliche Bewertung des Umwelteinflusses der Windenergie

Innovation Energiespeicherung

Energiewende in Bayern Status und Ausblick

Speicher für solarthermisch erzeugte Wärme

Gebäudeübergreifender Energieaustausch. M. Tragner, E. Hummer, T. Nacht und P.M. Ramharter

Von der KEV zum Eigenverbrauch

Willkommen. Welcome. Bienvenue. Raumlufttechnik Wärmepumpe Energierückgewinnung und Energieeffizienztechnologien

Kompakte thermische Speicher

Mastertitelformat bearbeiten

Bedeutung und Einsatzgebiete der chemischen Wärmespeicherung

Transkript:

Bavarian Center for Applied Energy Research - ZAE Bayern - Überblick zu internationalen F&E Aktivitäten und Anwendungsfällen für kompakte thermische Energiespeicher Andreas Hauer Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e. V. Alle Rechte vorbehalten, auch bezüglich jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung und Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtanmeldungen. Technologien thermischer Energiespeicher 1

Energiedichte / (kwh/m³) 15/09/2016 Thermische Energiespeicher Thermische Energiespeicher-Technologien: Speicherung sensibler Wärme Speicherung latenter Wärme Thermochemische Speicherung Thermische Energiespeicher 600 Speicherkapazität vs. Temeperatur MgSO 4 * 6H 2 O 500 MgCl 2 * 6H 2 O 400 300 NiCl 2 NH 3 200 CaCl 2 *NH 3 Silicagel*H 2 O Zeolith*H 2 O Nitrate 100 0 0 25 50 75 100 125 150 175 200 Salzhydrate Paraffine Wasser Temperatur / C 2

Gespeicherte Wärme 15/09/2016 Sensible / Latente Speicher T Q PCM Q Wasser Schmelztemperatur T m Temperatur 5 Thermochemische Speicher AB + Wärme A+B Chemische Reaktionen: CHARGE + heat + STORE Beispiel: DISCHARGE + + heat 3

Thermochemische Speicher Zeolith/Wasser + Wärme Zeolith+Wasser Direkte Wärmespeicherung Sensible / Latente Speicher Wärmequelle T Q S Speicher T Erwärmen Schmelzen Verdampfen T T 2 2 S Qsens T cp dt T dt T S 2 21 T T T 1 1 Q lat cp dt H ls T S 21 Tls S T1 Schwer zu Handhaben! ls Autarke Speicher 4

Indirekte Wärmespeicherung z.b. Thermochemische Speicher Umwandlung in Arbeit Wärmequelle T Q S Konverter W S i Speicher T a Umkehrbare chemische Reaktionen Q S Reaktor Q B T a AB/A S Nicht-autarke Speicher Thermodynamischer Prozess Laden Ladewärme T L Beispiel: Exergie Maschine AB/A Zeolith + H 2 O z.b. die Fähigkeit Wasserdampf zu adsorbieren Umgebung T UmgL H 2 O Entladen Entladewärme T E Exergie Wärmepumpe AB/A z.b. die Fähigkeit Wasserdampf zu adsorbieren Umgebung T UmgE 5

Thermodynamischer Prozess Carnot Wirkungsgrad Laden Entladen L =1-T UmgL /T L E = 1/1-T UmgE /T E Speicherung Spei = L E Thermodynamischer Prozess Laden Ladewärme T L Maschine AB/A Umgebung T UmgL Beispiel: T L = 100 C Zeolith + H 2 O T UmgL = 30 C Entladen Entladewärme T E Beispiel: T E = 100 C Wärmepumpe AB/A Zeolith + H 2 O Umgebung T ad T UmgE = -20 C 6

Thermodynamischer Prozess Beispiel: Saisonale Speicherung Solarer Wärme Carnot Wirkungsgrad Carnot Laden L =1-T UmgL /T L Spei 0.6 Realität 50 % Carnot Spei 0.3 Entladen E = 1/1-T UmgE /T E Speicherung Sehr starke Abhängigkeit Spei = L von den E Prozessparametern! Anwendungsfälle für thermische Energiespeicher 7

Energiespeicher für die Energiewende Integration Erneuerbarer Energien Integration Erneuerbarer Elektrizität Netzstabilität Frequenzregelung Spannungshaltung Leistungsausgleich/SRL Netzausgleich (Energie) positive/negative Regelenergie Peak Shaving Eigenverbrauch, Inselbetrieb, Demand Side Integration Verschiebbare Last Power to Gas Power to Heat Sicherheit, Back-up Integration Solarer Wärme Solarthermische Kraftwerke Solare Prozesswärme Solarthermie für Heizung/ Warmwasser Steigerung der Energieeffizienz Industrielle Prozesse Abwärmenutzung Rekuperation mechanischer Energie Gebäude Heiz- und Kühlbedarf Tag/Nacht-Ausgleich Sommer/Winter-Ausgleich Elektrizitätserzeugung Fossile Kraftwerke Kraft-Wärme-Kopplung Mobilität Antrieb Heizung / Klimatisierung 1 5 Energiespeicher für die Energiewende Integration Erneuerbarer Energien Integration Erneuerbarer Elektrizität Netzstabilität Frequenzregelung Spannungshaltung Leistungsausgleich/SRL Netzausgleich (Energie) positive/negative Regelenergie Peak Shaving Eigenverbrauch, Inselbetrieb, Demand Side Integration Verschiebbare Last Power to Gas Power to Heat Sicherheit, Back-up Integration Solarer Wärme Solarthermische Kraftwerke Solare Prozesswärme Solarthermie für Heizung/ Warmwasser Steigerung der Energieeffizienz Industrielle Prozesse Abwärmenutzung Rekuperation mechanischer Energie Gebäude Heiz- und Kühlbedarf Tag/Nacht-Ausgleich Sommer/Winter-Ausgleich Elektrizitätserzeugung Fossile Kraftwerke Kraft-Wärme-Kopplung Mobilität Antrieb Heizung / Klimatisierung EES TES EES/TES/CES 1 6 8

Thermische Speicher bei der Elektrizitätserzeugung DLR Molten Salt Storage für Concentrated Solar Power Hoch-Temperatur Betonspeicher für die Elektrizitätserzeugung Solar Millennium Saisonale Speicherung solarer Wärme Solar Community & Borehole UTES at Drake Landing, Canada Warmwasserspeicher am Ackermannbogen, München Solarthermalworld 9

Abwärmenutzung/ Prozesswärme Abwärmenutzung in einer Eisengießerei durch einen kombinierten Thermalöl- und Gesteinsspeicher Gebäude: Air Conditioning & Kühlen Passive Cooling Phase Change Slurries Offene Desiccant -Systeme 10

Gebäude: Heizen & Warmwasser Warmwasserspeicher Unterkühltes PCM Chemische Reaktionen: z.b. Magnesium-Chlorid Thermische Speicher und Kraft- Wärme-Kopplung BHKW mit Warmwasserspeicher DLR & STEAG New Energies GmbH ASUE e.v. / SenerTec Kraft-Wärme- Energiesysteme GmbH Latentwärmespeicher für ein KWK-Kraftwerk 11

noch 2 Beispiele für geeignete Anwendungen thermochemischer Speicher Mobiler Sorptionsspeicher 12

Warum ein mobiler Sorptionsspeicher? Andere Zeit und anderer Ort! Flexibler Energietransport wo stationäre Systeme zu teuer Hohe Speicherkapazität und thermische Leistung durch Adsorption Sorptionsprozess Laden Abwärme (Dampf) Umgebung 150 C 30 C Zeolith 45-50 C / 85-95 % rel. Feuchte Entladen auxiliary Trocknungsgut feed Gasbrenner heating Umgebung AMB IN Trockner dryer OUT ADS Zeolith zeolite Austrittsluft aus Zeolithcontainer 185 C / sehr niedrige Feuchte Eintrittsluft in Zeolithcontainer 58 C / 64% rel. Feuchte 13

Mobiler Sorptionsspeicher Demonstrationsanlage Müllverbrennung Hamm/NRW Bis zu 4 MWh, ca. 750 kw thermische Leistung T L = 135 C, T E = 160 C 27 Sorptiver Geschirrspüler 14

Sorptiver Geschirrspüler Temperaturverlauf im Spüler Adsorption (Trocknen) Desorption (Aufheizen) Sorptiver Geschirrspüler Spülen Trocknen Luftheizung Gebläse 300 C 45 C Zeolith- Patrone 20-50 C 60 C Spülraum 200 C 15

Elektr. Leistung Elektr. Leistung 15/09/2016 Sorptiver Geschirrspüler Konventioneller Spüler Konventioneller Spüler 2 kw Aufheizen 50 C Aufheizen 60 C Vorspülen Heizstab Spülen Heizstab Trocknen (Verdunstung) Pumpe Spüler mit mit Sorptionstrocknung 2 kw Aufheizen 50 C Zeit Vorspülen Luft- Heizung Ventilator Pumpe Spülen Trocknen (Sorption) Ventilator Zeit Sorptiver Geschirrspüler Energieverbrauch Konventioneller Geschirrspüler Geschirrspüler mit Zeolith Energieeinsparung (ca. 25 %) 1.05 kwh 0.80 kwh 0.25 kwh Randbedingungen Spülvorgänge pro Jahr 250 Lebensdauer 10 Jahre Geschirrspülerproduktion pro Jahr 1.8 Mio. 1kWh = 0,5kg CO2 (EU-Energiemix) Energieeinsparung pro Jahr Energieeinsparung über 10 Jahre Reduktion CO2-Emissionen 112.5 GWh 1.125 TWh 562,500 t 16

Zusammefassung Zusammenfassung Thermische Speichertechnologien haben durchaus unterschiedliche Eigenschaften und Abhängigkeiten Die Abhängigkeiten für einen optimalen Speicherbetrieb müssen berücksichtigt werden Es gibt eine große Zahl verschiedener Anwendungsbereiche für thermische Energiespeicher Thermische Energiespeicher werden sich technisch und wirtschaftlich da durchsetzen, wo Technologie und Anwendung zueinander passen 17

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e. V. Alle Rechte vorbehalten, auch bezüglich jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung und Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtanmeldungen. 18