Project Description
Entwicklung von ökodesignten Wärmespeichern für die Energiewende und Rückgewinnung von Abwärme
Budget: 3 Mio. €
Dauer: 18 Monate
Realisierung eines Demonstrators im Maßstab 1:1 des Lagersystems Eco-Stock. Es handelt sich um ein Hochtemperatur-Speichersystem für sensible Wärme (bis zu 600 °C), das nach dem Prinzip der Wärmespeicherung vom Thermocline-Typ arbeitet. Das System ist containerisiert und daher potenziell mobil. Seine Speicherkapazität beträgt 2 MWh und seine thermische Betriebsleistung erreicht 1 MW. Das System arbeitet mit einer elektrischen Wärmequelle, die industrielle Abwärme simuliert. Es ermöglichte, die Eco-Stock-Lösung technisch zu validieren und ihr Verhalten in verschiedenen Betriebssituationen zu testen. Die Ergebnisse ermöglichten die Berechnung der Energieleistung (Erträge) und der Umweltleistung (Lebenszyklusanalyse, CO2, Energierückflussrate) der Lösung.
Entwicklung von Wärmespeichermaterialien aus Abfall
Dank der während des Programms in Betrieb genommenen Werkstatt für die Entwicklung von Keramik konnten keramische Formulierungen entwickelt werden, die zu 100 % aus Abfällen bestehen. Die thermischen Speichereigenschaften der erhaltenen Materialien wurden unter Verwendung des Speicherprototyps TRL 6 validiert, der von Eco-Tech Ceram erhältlich ist. Auch eine industrielle Vorserie konnte hergestellt werden, um den Technologietransfer mit industriellen Produktionswerkzeugen zu validieren.
Demonstration einer innovativen Wärmespeicherlösung: Eco-Stock®
Das ECO-STOCK 1000-Programm des World Innovation Competition (CMI II) ermöglichte die TRL 7-Demonstration der Eco-Stock®-Lösung. Dank mehr als 500 Stunden störungsfreiem Betrieb konnten die bis dahin verwendeten digitalen Modelle für die Business Cases mit weniger als 5 % Fehler validiert werden. Auch die Leistung von Eco-Stock® konnte gemessen werden. Mit der Fähigkeit, 2 MWh bei 600 °C bei einer maximalen Leistung von 1 MW und einem Wirkungsgrad von über 95 % zu speichern, ermöglichen diese hervorragenden Leistungen dem Eco-Stock® eine rentable Nutzung der Abwärme von Industriestandorten der Keramikproduktion und des Schmiedens und Gießerei unter anderem.
Demonstration der Ökoeffizienz der Eco-Stock®-Lösung
Die am Eco-Stock® durchgeführte Lebenszyklusanalyse (LCA) zeigt, dass seine Verwendung als Ersatz für Erdgas 180-mal weniger CO2 erzeugt: 1,4 kq/CO2eq/MWh im Vergleich zu 253 kq/CO2eq/MWh im Vergleich zu 253 für Erdgas . Die funktionelle Einheit dieser Ökobilanz ist die Bereitstellung von 1 MWth mit einer Rate von 2 GWh/Jahr für 20 Jahre. Die höchsten Ressourcenbelastungen würden insbesondere durch den Einsatz von Speichermaterialien aus Abfällen vorteilhaft reduziert.
Die Eco-Stock®-Lösung ist daher eine kostengünstige Öko-Lösung zur Wärmespeicherung. Aktuell für die Rückgewinnung industrieller Abwärme entwickelt, soll dieser Wärmespeicher auch in der Energiewende insbesondere für Power to Heat und Power to Power eine breitere Rolle spielen.
