Integration TES in industrielle Wärmebereitstellungsprozesse
In diesem Forschungsfeld verknüpfen wir wissenschaftliche Grundlagen mit industrieller Praxis. Ziel ist es, thermische Energiespeicher auf Basis von Flüssigsalztechnologien (Molten Salt TES) in bestehende und neue Wärmebereitstellungsprozesse energieintensiver Industrien zu integrieren. Dazu zählen unter anderem die Metall- und Zementindustrie, Glas- und Papierherstellung, sowie die chemische Industrie.
Die Motivation ist klar: Rund zwei Drittel des industriellen Endenergieverbrauchs in Deutschland entfallen auf Prozesswärme. Diese Prozesse sind stark auf eine zuverlässige und hoch temperierte Wärmebereitstellung angewiesen. Gleichzeitig entstehen dabei große Mengen vermeidbarer Abwärme – ein bislang oft ungenutztes Potenzial.
Unsere Lösung: Flüssigsalzbasierte TES-Systeme
Die Integration thermischer Energiespeicher (TES) auf Flüssigsalzbasis eröffnet neue Möglichkeiten, industrielle Wärmeprozesse flexibel, effizient und klimaneutral zu gestalten.
Abwärmeströme aus energieintensiven Prozessen können thermisch gespeichert und zeitversetzt wieder in die Produktion zurückgeführt werden. Ebenso lässt sich erneuerbarer Überschussstrom – etwa aus Wind- oder Photovoltaikanlagen – über Power-to-Heat-Technologien in nutzbare Prozesswärme überführen. Das macht unsere Speicherlösung zur Schlüsselinfrastruktur für die Kopplung von Sektoren und die Dekarbonisierung industrieller Wärmeversorgung.
Zur Veranschaulichung zeigen wir nachfolgend ein typisches Beispiel:
Integration eines Flüssigsalzspeichers in einen Industrieprozess
Das gezeigte Zwei-Tank-System besteht aus einem Cold-Tank (T > 180 °C) und einem Hot-Tank (T < 600 °C), verbunden durch einen geschlossenen Flüssigsalz-Kreislauf.
Es arbeitet wie folgt:
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Ladung:
Thermische Energie aus industrieller Abwärme oder erneuerbarem Strom wird in den Speicher eingespeist. Das kalte Salz wird über einen Wärmetauscher oder elektrischen Heizer auf hohe Temperaturen erwärmt und im Hot-Tank gespeichert. -
Entladung:
Bei Bedarf wird die gespeicherte Wärme über einen Wärmetauscher zur Dampferzeugung genutzt. Der erzeugte Dampf speist den Prozesswärmekreislauf des Werks. -
Rückführung:
Das abgekühlte Salz fließt zurück in den Cold-Tank und ist bereit für den nächsten Zyklus.
Diese Systemarchitektur erlaubt eine vollständige zeitliche Entkopplung von Energieerzeugung und -nutzung. Dies ist ein entscheidender Vorteil für industrielle Umfelder, die eine dynamische Laststruktur wie Batchprozesse besitzt oder/und bei denen ein starker Fokus auf Versorgungssicherheit liegt.
Vorteile der Integration von TES in der Industrie:
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Hochtemperaturfähig & Stromerzeugung: Thermische Energiespeicher mit Flüssigsalzen sind für Temperaturen bis zu 550 °C ausgelegt. Damit sind sie nicht nur für Prozesswärme geeignet, sondern ermöglichen auch die Verstromung über Dampfkraftprozesse.
- Geringe Investitionskosten durch drucklose Systemarchitektur: Im Gegensatz zu Dampfspeichern oder Druckgasspeichern arbeiten Flüssigsalzsysteme drucklos. Das reduziert die Komplexität und Sicherheitsanforderungen – und senkt damit die CAPEX-Kosten signifikant.
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Hohe Wirtschaftlichkeit des Speichermaterials: Die verwendeten Nitratsalze bieten ein hervorragendes Preis-Leistungs-Verhältnis. Sie sind stabil, langlebig, kostengünstig – und ermöglichen eine effiziente Wärmespeicherung mit vergleichsweise geringem Materialeinsatz.
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Gute Verfügbarkeit & Versorgungssicherheit: Das eingesetzte Speichermaterial (z. B. Solar- oder HITEC-Salz) ist weltweit verfügbar und in industriellen Mengen gut lieferbar. Dies sichert Planbarkeit und Skalierbarkeit für Projekte in verschiedenen Branchen und Regionen.
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Entwicklung von Integrationskonzepten:
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Systemsimulation:
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