Hochtemperatur-Wärmespeicher für Prozesswärme

Viele Industriezweige, wie die Chemie-, Stahl- oder Zementindustrie, benötigen Hochtemperatur-Prozesswärme von 500 bis weiter über 1000 Grad Celsius. Bisher werden diese Temperaturen meist durch fossile Energiequellen erzeugt. Die Bereitstellung von Wärme nach Bedarf durch die Nutzung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen in Kombination mit Wärmespeichern bietet jedoch Chancen zur nachhaltigen Industriewärmeerzeugung. Gleichzeitig kann die Nutzung und Speicherung von Abwärme integriert werden.

Stand der Technik

Aufgrund der hohen technischen Anforderungen im Hochtemperaturbereich gibt es bisher kaum kommerzielle Speicherlösungen. Ein Ansatz ist das Speichern von Wärme in Feststoffen wie Keramiken, Stahl oder Steinen. Dabei dient Gas als Transportmedium, das die Wärme einer Wärmequelle oder eines elektrischen Heizers aufnimmt und zum Feststoff transportiert, indem es diesen durchströmt. Der Feststoff speichert dann die Wärme für einen späteren Zeitpunkt. Der nötige hohe Energiebedarf, um das Gas durch den Feststoff zu pressen, steht einem effizienten Einsatz entgegen.

Technologie

Ein Flüssigmetall-Wärmespeicher, der am Karlsruher Flüssigmetalllabor (KALLA) am Institut für Thermische Energietechnik und Sicherheit (ITES) entwickelt wurde, stellt eine vielversprechende Alternative für Temperaturen ab 500 Grad Celsius dar. Flüssigmetall bietet dank der besonderen Stoffeigenschaften eine bis zu 100-mal höhere Wärmeübertragung als Gas. Der neu entwickelte Wärmespeicher ist so aufgebaut, dass das Flüssigmetall in einem mit Keramikkugeln gefüllten Speicherbehälter zirkuliert und dort die Wärme abgibt bzw. aufnimmt. Eine erste Versuchsanlage wurde für eine Wärmekapazität von 100 Kilowattstunden dimensioniert.

Vorteile

Mit dem Flüssigmetall-Wärmespeicher ist es möglich, überschüssige Energie im Hochtemperaturbereich zu speichern und bei Bedarf für die weitere Nutzung bereitzustellen. Dabei ist die Technologie nicht nur sehr effizient bei der Wärmeübertragung im Speicher, sondern auch beim Transport der Wärme von einer Wärmequelle und hin zu einem Hochtemperatur-Prozess.

Optionen für Unternehmen

Zur Weiterentwicklung und Skalierung sucht das KIT Unternehmen, die entweder ihren Wärmebedarf mit nachhaltigen Wärmequellen abdecken wollen oder bei deren Prozesse große Mengen an Hochtemperatur-Abwärme anfallen. Ebenfalls interessant ist eine Zusammenarbeit im Bereich von Komponenten, z.B. Erhitzer und Messtechnik, um gezielt Bauteile für hohe Temperaturen zu entwickeln.