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Feststoffschüttung und Temperatursensorik nach der Befüllung des Versuchsspeichers.
© ZAE Bayern
Hochtemperatur-Wärmespeicher
14.09.2017

Die Außenansicht des Pilotspeichers mit dem Teststand
© ZAE Bayern

Designmodell des Speichers
© ZAE Bayern

Gießerei nutzt Abwärme des Schmelzofens

Forscher des ZAE Bayern entwickeln gemeinsam mit Industriepartnern ein kostengünstiges Energiespeichersystem für industrielle Abwärme. Es soll die Nutzung von diskontinuierlich anfallender Abwärme für Prozesse ermöglichen, bei denen dies aus wirtschaftlichen Gründen  bisher nicht gemacht wird. Jetzt hat die Umsetzungsphase begonnen. Im Frühjahr 2018 wollen die Wissenschaftler eine Demonstrationsanlage in Betrieb nehmen. Sie soll die Abwärme eines Gießerei-Schmelzofens der Metallindustrie als Prozess- oder Heizwärme bereitstellen.

Energieintensive Industriebetriebe, wie zum Beispiel Gießereien oder Zementwerke, können ihren Energieverbrauch erheblich senken, wenn sie ihre Abwärme als Prozess- oder Heizwärme weiter verwerten. Allerdings ist es insbesondere bei diskontinuierlich anfallender Abwärme oberhalb von 100 °C oft schwierig, wirtschaftliche Anwendungen zu realisieren. Dies liegt an den hohen Investitionskosten für Hochtemperatur-Wärmespeicher bei derzeit vergleichsweise geringen Energiekosten für Gas und Strom. Wenn der typische Anlagenbetrieb nur niedrige Zyklenzahl von Be- und Entladung des Speichers erlaubt, ist ein wirtschaftlicher Betrieb kaum zu erreichen.

Gemeinsam mit der Gießerei Heunisch und dem Anlagenbauer Küttner entwickeln die Forscher des ZAE Bayern ein möglichst preiswertes System zur Abwärmenutzung. Es besteht aus einem Wärmespeicher für Temperaturen bis 300 °C, einer Absorptionswärme- bzw. -kältemaschine zur Transformation der Wärme auf Nutztemperatur und ein übergeordnetes Energiemanagementsystem. Als Demonstrationsanlage soll das System die Abwärme eines  Gießerei-Schmelzofens (Kupolofen) speichern und während der Stillstandzeiten Prozess- und Heizwärme bereitstellen.

Kernkomponente ist ein Hochtemperatur-Wärmespeicher. Er ist als Zweistoffspeicher ausgeführt. Hierbei wird eine Feststoffschüttung (FSS) aus Gestein im Direktkontakt von einem flüssigen Wärmeträger umströmt. Der drucklos betriebene Speicher kann zu geringeren Kosten hergestellt werden als beispielsweise Druckwasserspeicher oder Thermoölspeicher. Im Projektverlauf wurden zunächst die Eignung unterschiedliche Gesteinsarten untersucht. Im Anschluss erprobten die Wissenschaftler das Speicherkonzept im Labor. Hierzu bauten sie einen mit einem Volumen von ca. 670 Liter. Der Versuchsspeicher erreichte Entladeleistungen von bis zu 250 kW (Entladung von 210 auf 100 °C) bei hoher Effizienz. Dies übertrifft die Anforderungen im Pilotbetrieb deutlich.

Um Prozesskälte sowie von Heizwärme bereitstellen zu können, passen die Forscher derzeit eine Absorptionswärmepumpe auf den Betrieb mit Thermoöl als Wärmeträger an. Darüber hinaus begannen sie mit den Planungsarbeiten, um die Absorptionswärmepumpe in das bestehende Energiesystem der Gießerei zu integrieren.

Das System erproben

Im Frühjahr 2018 soll die erste Speichereinheit gebaut werden. Der Pilotspeicher besteht aus standardisierten Speichermodulen mit einem Volumen von je 50 m3. Diese Behälter sind zur Sicherheit doppelwandig ausgeführt. Gleichzeitig wird der Hohlraum zur Dämmung  mit Vakuum-Super-Isolierung genutzt. Anschießend beginnt die Erprobung der Demonstrationsanlage unter realen Betriebsbedingungen.
Das Projekt wurde im Rahmen der Forschungsinitiative Energiespeicher gefördert. Die Untersuchungen und Ergebnisse werden auf der Website der Forschungsinitiative fortlaufend aktualisiert.

(me)

Merkzettel

Adressen

Projektleitung
ZAE Bayern - Garching

Gießereibetrieb
Gießerei Heunisch GmbH

Link

Energiespeicher
Portal der Förderinitiative Energiespeicher mit aktuellen Meldungen aus Forschung, Entwicklung und Demonstration von Energiespeichern

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.