Innovationsprojekt Klimaschutz
Klimaschutzprojekte mit besonderer Strahlkraft und besonders hohem Innovations-Niveau wurden und werden vom Land NRW als „Innovationsprojekt Klimschutz“ ausgezeichnet.

Projekte des Monats
Wenn es um Klimaschutz und erneuerbare Energien geht, sind Kommunen, Unternehmen und Bürger in NRW sehr aktiv. Eine Experten-Jury der EnergieAgentur.NRW kürt jeden Monat ein besonderes Klimaschutzprojekt und stellt dieses auf der Website vor.

Projekte aus Kommunen und Unternehmen
Die EnergieAgentur.NRW identifiziert im Zuge ihrer Arbeit für Nordrhein-Westfalen immer wieder vorbildliche Good-Practice Projekte. Die Experten der EnergieAgentur.NRW stehen nahezu täglich in Kontakt Akteuren aus Kommunen, Unternehmen, Ingenieur- oder Architektenbüros und vielen anderen Bereichen.
Ein Teil der Projekte aus dem kommunalen Bereich entstammen dem Projekt „KommEN NRW“, einem Projekt der EnergieAgentur.NRW von Kommunen für Kommunen. Die dargestellten Projekte werden von den Kommunen selbst dargestellt.

Rückschau

Von September 2016 bis März 2019 wurde das EFRE-geförderte Projekt „Zwischenpräsentation der KlimaExpo.NRW – die MitmachExpo“ durchgeführt.

Köln, Nordrhein-Westfalen - 2020

TESIS: Testanlage für Wärmespeicherung in Salzschmelzen

Hochtemperatur-Wärmespeicherung in Flüssigsalzspeichern
Für eine zukünftige klimaneutrale Energieversorgung mit volatilen erneuerbaren Quellen werden Energiespeicher benötigt. Im Niedertemperaturbereich dominieren Warmwasserspeicher den Gebäudewärmemarkt. Die Anwendungsfelder von Hochtemperaturwärmespeichern liegen hingegen im Bereich der energieintensiven Industrieprozesse und der Kraftwerkstechnik. Für diese Anwendungen untersucht das DLR in der „Testanlage für Wärmespeicherung in Salzschmelzen“ (TESIS) innovative Hochtemperatur-Wärmespeicher.

Thermische Energiespeicher im Hochtemperaturbereich
Seit vielen Jahrzehnten werden Regeneratoren und Druckwasserspeicher im Prozesswärmebereich der energieintensiven Industrien eingesetzt. Für konventionelle Kraftwerke eröffnet die Integration thermischer Energiespeicher eine vielversprechende Option, um die zukünftigen Flexibilitätsanforderungen zu erfüllen und gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit zu verbessern. Beispielsweise wurde im Projekt „Flexibilisierung von Gas- und Dampfturbinenkraftwerken durch den Einsatz von Hochtemperatur-Wärmespeichern (FleGs)“ ein Konzept zur Integration eines Regenerators zur Flexibilisierung eines Gas- und Dampfturbinen (GuD)-Kraftwerks hinsichtlich der Strom und Wärmebereitstellung ausgearbeitet. In solarthermischen Kraftwerken werden seit über zehn Jahren Flüssigsalzspeicher großtechnisch mit bereits signifikanten Speicherkapazitäten weltweit eingesetzt. Die installierte Kapazität betrug mehr als 30 000 MWh (th.) mit einer netzdienlichen Speicherleistung von mindestens 1 500 MW (el.) im Jahr 2015. Typische Speichergrößen reichen hierbei von 7 bis 12 Stunden.

Testanlage für Wärmespeicherung in Salzschmelzen
Zur Weiterentwicklung der Technologie und Anpassung an neue Anwendungen in Deutschland (und nicht wie bisher nur im Sonnengürtel) forscht das DLR an der weltweit einzigartigen Testanlage für Wärmespeicherung in Salzschmelzen. Forschungsschwerpunkte hierbei sind die Erweiterung des Temperaturarbeitsbereichs und die weitere Senkung der Kapitalkosten. Diese Aspekte sind für einen breiteren Einsatz der Technologie unerlässlich. Die Testanlage TESIS besteht aus zwei Teilanlagen, die völlig unabhängig voneinander betrieben werden können (Abb. 2). Ziel der Teilanlage „TESIS:store“ ist es, den üblichen Aufbau mit zwei Tanks durch einen Tank mit einer Temperaturschichtung mit kostengünstigen Füll-stoffen wie Gestein zu ersetzen. Durch den Einsatz von nur einem Tank und die Reduktion des Salzvolumens durch den Einsatz von kostengünstigen Füllstoffen be-steht das Potenzial, die Wärmeverluste zu halbieren und die Kapitalkosten im zweistelligen Prozentbereich zu senken. „TESIS:com“ dient der Qualifizierung von Flüssigsalzkomponenten und zur Klärung von ver-fahrenstechnischen Fragen. Es können Flüssigsalz-komponenten in einer Halle ein- und umgerüstet sowie flexible Testprogramme hinsichtlich Temperaturen und Massenströmen voll automatisiert durchgeführt werden. Zweck der Teilanlage ist es, Flüssigsalzkomponenten zu qualifizieren und zu verbessern. Beispiele sind Ventile, elektrische Heizungen, Dichtungen und Messtechnik. Weiterhin sind verfahrenstechnische Fragen wie Einfrier- und Überhitzungsvorgänge bei Flüssigsalz ein Unter-suchungsgegenstand.

Nutzungsmöglichkeiten von Flüssigsalzspeichern
Insbesondere die Bereiche Prozesswärme und Kraftwerkstechnik bieten Potenziale, die Technologie in Deutschland einzusetzen. Bei der Entladung eigenen sich Flüssigsalzspeicher insbesondere zur Versorgung von Dampfturbinen bis zu einer Temperatur von 560 °C. Zukünftige Einsatzmöglichkeiten ergeben sich somit in
allen Bereichen mit Dampfturbinentechnologie wie zum Beispiel zentrale KWK-Anlagen, Kohlekraftwerken und GuD-Kraftwerken. Für die Beladung des Flüssigsalz-speichers können verschiedenste Quellen wie elektrische Energie, überhitzter Dampf, Abwärme, Gasfeuerung oder konzentrierte Solarwärme genutzt werden. Eine Kombination von verschiedenen Energiequellen zur Beladung ist hierbei ebenfalls möglich. Komponenten für den elektrischen Energieeintrag (Power-to-Heat) in Flüssigsalzspeicher sind kommerziell im Megawattmaßstab prinzipiell verfügbar. Somit besteht das Potenzial für sogenannte Strom-Wärme-Strom-Speicher, die auch Wärmespeicherkraftwerke oder Carnot-Batterien [1; 2] genannt werden. Es besteht das Potenzial, den Wirkungsgrad dieser Speicherkraftwerke durch Hochtem-peratur-Wärmepumpen zukünftig weiter zu steigern.

Das System beim Flüssigsalzspeicher besteht aus drei
Einheiten:
1. einer Leistungseinheit zur Energieeinkopplung;
2. einer Kapazitätseinheit zur Speicherung in Flüssigsalz (Tanks);
3. dem Dampfkreis zur Verstromung oder gekoppelten Strom- und Wärme-Bereitstellung.

Oft stellt der Dampfkreis mit Verstromung hierbei die teuerste Leistungskomponente dar. Um die Kosten zu senken, ist es daher zielführend, die Nutzung bestehender Dampfinfrastrukturen zu prüfen.

Projekt MS-Store für die TESIS-Anlage

  • Durchführungszeitraum: 01.12.2012 - 31.5.2018
  • Projektbeteiligter: DLR, Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart
  • Förderer: Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi)
  • Förderkennzeichen beim BMWi: 0325497A

Kontakt

Frank Schäfer
EnergieAgentur.NRW
Leiter Themengebiet Netze, Speicher
Roßstraße 92
40476 Düsseldorf
Tel.: 0211 86642147
E-Mail
E-Mail: schaefer@energieagentur.nrw

Veröffentlichung

Autor: EnergieAgentur.NRW
Stand: 2020
Start: 2012
Laufzeit: 2012 - 2018

Standort

Kreis: kreisfrei
Region: Metropolregion Rhein-Ruhr
Reg.-Bez.: Köln

Kontakt

DLR – Institut für Technische Thermodynamik
Thomas Bauer
Linder Höhe
51147 Köln
Tel.: 02203 6014094
E-Mail
E-Mail: thomas.bauer@dlr.de