Entwicklung, experimentelle Untersuchung und wirtschaftliche Bewertung thermochemischer Speicher zur Nutzung industrieller Abwärme

Ein zentraler Ansatz zur Reduktion von Emissionen und zur Förderung einer nachhaltigen Energiewende ist die Steigerung der Effizienz bei der Nutzung von Primärenergie. Ein großes Potenzial liegt hierbei in der Nutzung industrieller Abwärme, die bislang häufig ungenutzt verloren geht. Thermochemische Speicher stellen eine vielversprechende Technologie dar, um diese Energie nahezu verlustfrei und zeitlich unbegrenzt zu speichern. Sie ermöglichen eine räumliche und zeitliche Entkopplung zwischen Wärmequelle und -nutzung. Die Forschung steht jedoch noch am Anfang, da bisher untersuchte Speichermaterialien nur unzureichende Eigenschaften aufweisen. Erste Pilotanlagen sind daher erst jüngst in der Entwicklung.

Im Fokus dieser Arbeit stehen die Materialien Calciumhydroxid (Ca(OH)2) und Calciumoxalat-Monohydrat (CaC2O4·H2O), die sich im Rahmen experimenteller Untersuchungen als potenziell geeignete Speicherstoffe für thermochemische Anwendungen erwiesen haben. In einem eigens entwickelten Versuchsreaktor wurden diese Materialien als Pulver und Granalien auf unterschiedliche technische Einflussgrößen hin untersucht. Ergänzend wurde im Rahmen einer techno-ökonomischen Bewertung die Wirtschaftlichkeit eines entsprechenden Speichersystems anhand eines konkreten Anwendungsfalls nachgewiesen. Eine daran anschließende Sensitivitätsanalyse identifiziert kritische Rahmenbedingungen, materialspezifische Eigenschaften sowie wirtschaftliche Faktoren, die die Rentabilität maßgeblich beeinflussen.

Die gewonnenen Erkenntnisse bilden eine fundierte Basis für weiterführende Untersuchungen zur gezielten Optimierung von Speichermaterialien und Betriebskonzepten zur effizienten Abwärmenutzung.