Energieeffiziente Hochdruckdampferzeugung mittels Latentwärmespeicher und Hochtemperatur-Wärmepumpe
CHASE
Für den Betrieb mit Wasserdampf bei einem Druck von über 20 bar wird ein Latentwärmespeichersystem aufgebaut. Ziel ist es, reale Betriebszyklen abzubilden und die Technologiekombination für hohe Wirkungsgrade zu optimieren.
Latentwärmespeicher im Labor des Instituts für Technische Thermodynamik
Im Labor des Instituts für Technische Thermodynamik wird der der Latentwärmespeicher in relevantem Maßstab für den Betrieb mit Wasserdampf aufgebaut und untersucht. Das Doppelrohr-Rippenprofil erlaubt das entkoppelte Be- und Entladen des Latentwärmespeichers. Dabei strömt Wasserdampf oder Wasser durch eines der zentral gelegenen Rohre und kondensiert bzw. verdampft, während das PCM um die Rippen herum schmilzt bzw. erstarrt.
Unter Hochdruck: Reale Betriebsbedingungen mit Wasserdampf
Die Bereitstellung von Prozessdampf stellt einen großen Anteil des Energiebedarfs der Prozessindustrie dar. Im Rahmen der Dekarbonisierung sind neue, effiziente und skalierbare Technologien erforderlich. Als technische Lösungen bieten sich Hochtemperatur-Wärmepumpen und Latentwärmespeicher an. Während Wärmepumpen Dampf auf hohem Temperaturniveau bereitstellen können, erlauben Latentwärmespeicher den kontinuierlichen Prozessbetrieb sowohl bei fluktuierendem Stromangebot als auch bei schwankendem Wärmebedarf. Die Optimierung dieser Technologie-Symbiose stellt daher ein hohes Marktpotenzial für die fossil-freie Erzeugung von Dampf dar.
Latentwärmespeicher haben die Eigenschaft, bei der Aufnahme und Abgabe von Energie nicht ihre Temperatur, sondern ihren Phasenzustand zu verändern. Dies bietet den Vorteil, dass Wärme auf konstantem Temperaturniveau bereitgestellt werden kann, was sich insbesondere für Verdampfungsprozesse eignet, da diese ebenfalls bei konstanter Temperatur ablaufen. Für eine solche Anwendung wird ein Speicher mit entsprechendem Phasenwechselmaterial (PCM) ausgelegt und mit der dampfbetriebenen Hochtemperatur-Wärmepumpe, die parallel am Institut für CO2-arme Industrieprozesse entwickelt wird, virtuell gekoppelt.
Internationales Konsortium beschwingt den Innovationsgeist
Das im Rahmen der CETPartnership-Initiative koordinierte Projekt CHASE (Combined Heat pump And thermal Storage for Energy efficient industry) wird gemeinsam mit Technologieinstituten sowie akademischen und industriellen Partnern aus den Niederlanden, Dänemark und Spanien durchgeführt. Neben dem Aufbau mehrerer Testanlagen deckt das Projekt auch die Entwicklung entsprechender Simulationswerkzeuge und die Durchführung von Business Case-Analysen ab, wobei die kollaborative Wissensgewinnung der Projektpartner im Vordergrund steht.
Ziel des Projektes
Erprobung der Kopplung von Hochtemperatur-Wärmepumpe und Latentwärmespeicher für die Bereitstellung von Prozessdampf.
CHASE auf einen Blick
Projekt
CHASE (Combined Heat pump And thermal Storage for Energy efficient industry)
