Relevante Energieformen
Gespeicherte Energieform:
- Wärme (T<100°C)
- Wärme (T>100°C)
Kurzbeschreibung
Prinzipiell wird zwischen Adsorptions- und Absorptionsspeichern unterschieden. Adsorptionsspeicher nutzen die Eigenschaft bestimmter Materialien, mit einer hohen inneren Oberfläche Wasserdampf oder andere Stoffe zu adsorbieren. Während des Adsorptionsvorgangs wird Wärme frei, der Speicher wird also entladen. Der Vorgang läuft solange ab, bis die maximale Beladung des Materials mit z.B. Wassermolekülen erreicht ist. Um den Speicher wieder aufzuladen wird das Material durch Zufuhr von Wärme getrocknet (desorbiert) (Sterner, 2014).
„Bei der Absorption handelt es sich im Gegensatz zur Adsorption nicht um eine Anlagerung, sondern um eine Einlagerung eines Moleküls in die absorbierende Phase. Das Absorbat ist in diesem Zusammenhang der zu lösende Stoff, der im Lösungsmittel (Absorbens) gelöst wird. Die Absorption ist streng genommen kein chemischer Prozess, da keine chemische Reaktion stattfindet, sondern nur ein Verdünnungsprozess. Absorbentien sind flüssig (z. B. Salzlösungen, die Wasserdampf aufnehmen können), während Adsorbentien feste, mikroporöse Stoffe sind.“ (Sterner, 2014)
Materialien:
Silicagel [1], Zeolithe [1], Aluminiumoxid [1], Adsorberharze [1], Kohlenstoffmolekularsieb [1], Aktivkohle [1], Magnesiumsulfat [3], Siliziumoxid [3], Eisenkarbonat [3], Eisenhydroxid [3], Calciumsulfat [3]
Funktionsskizze
Energetische Kennwerte
| Volumetrische Speicherdichte | 150-200 kWh/m³ (Bollin 2016)
Bezieht man aber die Volumina der zusätzlich erforderlichen Aggregate (Wärmeübertrager, Behälter für Kondensat und Verrohrung) und die praktisch erreichbaren Ladegrade in die Betrachtung mit ein, so sind die tatsächlichen Energiedichten wesentlich niedriger und durchaus vergleichbar mit den Werten für sensible Wärme bei Wasser (Bollin 2016) |
| Gravimetrische Speicherdichte | Energy storage densities of sorption materials. The default sorbate is water and it is omitted. The reference temperature of sensible heat storage of water (the blue curve) is 20 °C. (Yu 2013)[/caption] |
| Typische Verlustleistungen | Gering |
Subjektive Technologie-Portfolio-Analyse
| Technologieattratktivität | Industrielle Umsetzbarkeit | Umsetzbarkeit | Ist es technisch denkbar, diese Technologie zur Bereitstellung von Energieflexibilität einzusetzen? (Grün = Ja, Gelb = Ggf., Rot =Nein) | |
| Komplexität | Wie komplex wäre der Einsatz dieser Technologie zur Bereitstellung von Energieflexibilität? (Grün = einfach, Gelb = eher komplex, Rot = sehr komplex oder nicht möglich) | |||
| Anwendbarkeit bei Industriepartnern | Wäre eine Flexibilisierung solcher Anlagen bei Industriepartnern direkt möglich? (Grün = Ja, Gelb=Nur mit größeren Umbaumaßnahmen, Rot = Nein) | |||
| Einsatzhäufigkeit und Verbreitung | Verbreitung in Deutschland | Wie ist der Verbreitungsgrad der Technologie in Deutschland einzuschätzen? (Grün = hoch, Gelb = mittel, Grün = niedrig) | ||
| Umrüstaufwand und Integration | Technology Readiness Level | Wie weit ist die Technologie entwickelt? (Grün = TRL 7-9 Gelb = TRL 4-6, Rot = 1-3) | ||
| Umrüstaufwand zur nachträglichen Integration | Wie wird der Aufwand zur Befähigung der Anlage eingeschätzt? (Grün = niedrig ,Gelb = mittel, Grün = noch) | |||
| Ressourcenstärke | Übertragbarkeit | Übertragbarkeit | Wie gut lässt sich eine Lösung zur Flexibilisierung dieser Anlage auf andere Anlagen übertragen? (Grün = Technologien sind immer ähnlich aufgebaut, Lösungen sind also übertragbar, Gelb = Keine Aussage möglich, Rot = Sehr Prozessspezifisch bzw. standortspezifisch) | |
| Wirtschaftlichkeit | Spezifische Speicherkosten | Wie hoch sind die spezifischen Speicherkosten (Grün = niedrig , Gelb = mittel, Rot = hoch) | ||
| Spezifische Platzbedarf | Wie groß ist die volumetrische Speicherdichte (Grün = Hoch, Gelb = Mittel, Rot = Niedrig) | |||
| Speicherverluste | Wie groß ist die Verlustleistung über die Zeit? (Standverluste, Grün = Langzeitspeicher Gelb = Stundenspeicher, Rot = Kurzzeitspeicher) |
Best Available Technology
Nein – Aufgrund ihrer Fähigkeit Wärme über lange Zeitperioden zu speichern sind Sorptionsspeicher eine sehr vielversprechende Technologie im Hinblick auf die Bereitstellung von Energieflexibilität. Allerdings ist ihr Verbreitungsgrad derzeit noch zu gering und die Kosten zu hoch.
Zusammenfassung genereller Vor- und Nachteile
Vorteile
- hohe Energiedichte
- kaum Speicherverluste = für Langzeitspeicherung geeignet
Nachteile
- noch eher im Forschungsstadium, viele Pilotanlage und vielversprechende Ergebnisse
Zusammenfassung aktuelle Forschung in Hauer, A (2008) Thermochemische Sorptionsspeicher: Potentiale und Grenzen neuer Materialien und Prozesse
Anwendungsbeispiele
- Langzeitspeicher Pilotanlagen [N’Tsoukpoe 2009)
- Abwärmenutzung von Industrieprozessen
- Müllverbrennungsanlagen
- Speicher in LKW
Literaturverzeichnis
- Bollin, E (2016) Regenerative Energien im Gebäude nutzen
- Hauer, A (2008) Thermochemische Sorptionsspeicher: Potentiale und Grenzen neuer Materialien und Prozesse
- N’Tsoukpoe, E (2009) A review on long-term sorption solar energy storage
- Sterner, M (2014): Energiespeicher
- Yu, N (2013) Sorption thermal storage for solar energy