Der Wärmespeicher ermögliche die Zwischenspeicherung der in industriellen Prozessen des verarbeitenden Gewerbes anfallenden Abwärme, für die es keine sofortige Verwendung gibt, heißt es in einer Mitteilung der OWI Science for Fuels gGmbH.
Der Wärmespeicher sei speziell für die Nutzung von Hochtemperaturabwärme im Bereich von mehr als 1.000°C konzipiert. Aus dem Wärmespeicher sei sie zu einem späteren Zeitpunkt für die Produktionsprozesse bedarfsgerecht wieder abrufbar oder für nachfolgende Prozesse nutzbar, wie beispielsweise die Abwärmenutzung durch konventionelle Dampfkraftprozesse oder die Organic Rankine Cycle-Technologie (ORC) zur Stromgewinnung. „Dies erhöht die Effizienz und die Wirtschaftlichkeit bestehender und neuer Prozesse in produzierenden Unternehmen“, heißt es weiter.
Im Wärmespeicher sind den Angaben zufolge mehrere Einzelmodule mit unterschiedlichen Speichermaterialien kombinierbar. Dadurch sei es möglich, die auf unterschiedlichen Temperaturniveaus anfallenden Abwärmeströme zum entsprechenden Modul zu leiten und bei jeweils angepassten und möglichst hohen Temperaturen zu speichern.
Das Hochtemperatur-Modul verfügt über einen keramischen Speicher aus Wabenkörpern oder Formsteinen und speichert Hochtemperaturwärme zwischen 400 und 1.400 °C. Im Mitteltemperatur-Modul ermögliche ein Phasenwechselmaterial (phase change material, PCM) die Wärmespeicherung bei einem Niveau bis etwa 400 °C bei gleichzeitig geringer Temperaturänderung. Im unteren Temperaturbereich dient ein Stein-/ Betonspeicher zur Wärmespeicherung von Wärme bei Temperaturen zwischen 200 und 600 °C.
Optimierung durch intelligente Steuerung
Die häufig schwankenden Temperaturen und Leistungen von Thermoprozessanlagen fängt eine im Projekt entwickelte intelligente Steuerung der Thermoprozesse in Kombination mit dem modularen Speicher auf, indem sie sich voll automatisch auf die Prozesse einstellt. Sie bezieht dabei die spezifischen Eigenschaften und Vorteile (Be-/Entladecharakteristika, Temperaturstabilität, Kosten, usw.) ein und enthält ein Verschaltungskonzept zur Kopplung der Einzelmodule und zur Einbindung des Speichers in bestehende und neue Prozesse.
Die Steuerung des modular aufgebauten Wärmespeichers sei für die Kurzzeitspeicherung von Abwärme aus Betriebsschwankungen und Störungen von 30 Sekunden bis 15 Minuten besonders geeignet, heißt es bei OWI. Die für diese hohen Anforderungen entwickelte intelligente Prozesssteuerung sei aber auch auf Langzeitspeicher für längere Zeiträume bis zu 48 Stunden übertragbar. Ein Berechnungstool zur exakten Auslegung des modular aufgebauten Wärmespeichers und Optimierungsverfahren für die Dimensionierung und den Betrieb ergänzten die Entwicklung.
Die Projektpartner im ModulHeatStore-Projekt waren neben der OWI Science for Fuels gGmbH der Institutsteil Dresden des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, die Hülsenbusch Apparatebau GmbH & Co. KG und die Gesellschaft für industrielle Wärme, Energie- und Prozeßtechnik mbH.
