TWIST – Thermochemische Energiespeicher im Wirbelschichtverfahren für Industrieanwendungen und Stromerzeugung

Motivation

Im Zuge der Energiewende werden thermische Speicher künftig stark an Bedeutung gewinnen, da sie die für das Energiesystem benötigte Effizienzsteigerung und Flexibilisierung bewirken können. Im vorangegangenen, vom BMWi geförderten Projekt „TcET“, wurde am LES ein Hochtemperatur-Wärmespeichersystem entwickelt, welches auf den thermochemischen Paaren CaO/Ca(OH)2 bzw. MgO/Mg(OH)2 basiert. Um einen guten Stoff- und Wärmeübergang zu gewährleisten, wurde die Reaktion im Wirbelschichtverfahren implementiert. Bei der Auslegung und technischen Umsetzung konnten bereits entscheidende Fortschritte erzielt werden, an die das Projekt „TWIST“ nun anknüpft.

Ziele

Das wesentliche Ziel von TWIST ist es, die untersuchte thermochemische Speichertechnologie vom Technikums- zum Pilot-Maßstab weiterzuentwickeln. Mittels Modellentwicklung und Prozessrechnungen sollen zudem bisher ungenutzte Energieeffizienz- und Flexibilitätspotentiale in der Industrie identifiziert werden, die sich durch den Einsatz von Wärmespeichern erschließen lassen. Zusammen soll dies eine rasche Markteinführung thermochemischer Speicher ermöglichen. Die Wärmeübertragung auf das Speichermaterial spielt auch bei diesem Speichersystem eine Schlüsselrolle. Während der bisherigen Untersuchungen hat sich dieser Wärmeübergang in der Wirbelschicht als entscheidender Kostentreiber für das Reaktorkonzept herauskristallisiert. Daher sollen innerhalb dieses Projekts folgende Schlüsselaspekte verfolgt werden:

• Definition von Korrelationen für den Wärmeübergang in der Wirbelschicht
• Erstellung belastbare Speichermodelle auf Planungstoolebene
• Ermittlung konkreter Daten zur Identifikation sinnvoller Anwendungsfälle in Industrieprozessen

Im diesem Vorhaben wird ein breiter Projektansatz verfolgt, angefangen bei der verfahrenstechnischen Weiterentwicklung der Speichertechnologie bis hin zur Identifikation von Anwendungen für eine Pilotanlage. Die drei oben genannten Engpässe werden dabei synergetisch adressiert. Der Gesamtfokus zielt letztlich auf eine anwendungsorientierte Weiterentwicklung kontinuierlich betriebener thermochemischer Energiespeicher mit Calcium- und Magnesiumoxiden, welche eine separate Skalierung von Speicherleistung und -kapazität ermöglichen.  

Arbeitsbereiche und Zusammenarbeit mit den Projektpartnern