Das Niederlande könnte endlich eine Lösung für sein Bestreben gefunden haben, Millionen zu verdienen homeEs ist gasfrei. Eine neue Wärmebatterie, die von einem Konsortium aus Cellcius, einem Spin-off der Technischen Universität Eindhoven (TNO), und Industriepartnern entwickelt wurde, soll eine kostengünstige, kompakte Lösung für die vom Land angestrebte Energiewende sein.
Da die russische Invasion in der Ukraine bereits in den dritten Monat geht und Moskau die Gaslieferungen an Polen und Bulgarien eingestellt hat, besteht ein erhöhter Bedarf homeEs ist kein Gas mehr. Die Niederlande haben sich im Rahmen ihres Klimaabkommens das Ziel gesetzt, bis 1.3 2030 Millionen Wärmepumpen zu installieren. Das Land ist jedoch Es wird erwartet, dass die Zahl um nicht weniger als 4,00,000 unterschritten wird und diese Wärmebatterielösung kann als schnelle und groß angelegte Lösung dienen.
Die Eindhoven-Wärmebatterielösung basiert auf einer einfachen Formel
Olaf Adan, TU/e-Professor und Hauptforscher bei TNO, hat sein einfaches Experiment, das das Wesen der Wärmebatterie enthüllt, mehrfach demonstriert. Er verrät, wie das Füllen einer kleinen Flasche mit weißen Salzkörnern und die Zugabe von etwas Wasser zum Brutzeln führt. Außerdem fühlt sich die Flasche sofort heiß an. Auch die neue Eindhoven-Wärmebatterielösung basiert auf diesem einfachen thermochemischen Prinzip: der Reaktion eines Salzhydrats mit Wasserdampf.
„Die Salzkristalle nehmen das Wasser auf, werden größer und geben dabei Wärme ab“, sagt Adan.
Dieser chemische Austausch führt dazu, dass die Flasche warm bleibt, und auch das Umgekehrte ist möglich, indem Sie Wärme hinzufügen, um das Wasser zu verdampfen und das Salz zu trocknen. Er sagt, solange kein Wasser an dieses trockene Salzpulver gelangt, bleibt die Wärme immer darin gespeichert. Das resultierende Produkt ist eine Batterie, die völlig verlustfrei ist.
Adan sagt Der Prozess kann endlos wiederholt werden und wird zur Grundlage für eine Wärmebatterie, die Wärme speichern kann, die zu einem späteren Zeitpunkt oder an einem anderen Ort genutzt werden kann. Er sieht darin eine Lösung für das schwankende Angebot an erneuerbarer Energie in homes und Gebäuden sowie als Medium für die Wiederverwendung von „Wärmeabfällen“ an einem anderen Ort.
Obwohl es einfach aussieht, ist die größte Herausforderung die Verwendung des richtigen Salzmaterials, und Adan, der seit über zwölf Jahren daran arbeitet, sagt, dass nur „sehr begrenzte Mengen die richtigen Eigenschaften für den Einsatz in einer Batterie haben“.
„So ein Salzkristall wird immer größer und kleiner, die Wärme geht ständig ein und aus. Mit einem solchen Teilchen passiert also etwas. Dadurch kann es schnell zerfallen oder mit anderen Partikeln verklumpen. Man braucht also ein Material, das man zyklisch weiterverwenden kann“, sagt Adan.
Er und sein team entschied sich für Kaliumcarbonat als Basis und baute ein geschlossenes Kreislaufsystem, ein Umwälzsystem bestehend aus Komponenten wie einem Wärmetauscherventilator, einem Verdampfer/Kondensator und einem Kessel mit Salzpartikeln. Mit einem europäischen Zuschuss von sieben Millionen Euro können Adan und seine team haben einen Prototyp einer Wärmebatterie gebaut, der für seine ersten Tests in der Praxis bereit ist.
Optimiert für den realen Einsatz
Der Prototyp, der in den realen Test geht, sieht aus wie ein großer Schrank mit Dutzenden von Schließfächern und hat mehrere lose Kabel, die an der Seite herausragen. Jedes Duo kleiner Schließfächer entspricht den Abmessungen des ursprünglichen Vorführgeräts und das gesamte Gerät verfügt über insgesamt 30 solcher Schließfächer mit einer Gesamtspeicherkapazität von über 200 kWh. Adan sagt, dass die Kapazität zwei voll aufgeladenen Teslas entspricht.
Durch die Neugestaltung der einzelnen Komponenten wie Verdampfer und Wärmetauscher konnten Adan und seine team haben es geschafft, ein modulares System aufzubauen, in dem diese kleinen Einheiten nach Belieben kombiniert werden können. Da jedes Schließfach eine eigene Einheit ist, ist das team Hinter dieser Wärmebatterie steckt die Möglichkeit für unterschiedliche Designs, Formen und Größen.
„Es ist noch kein Produkt, aber jetzt ist alles bereit, zum ersten Mal in einer realen Situation getestet zu werden“, fügt Adan hinzu.
Der Test beginnt mit dem Einbau einer Batterie von etwa 70 kWh in vier Teile homes – zwei in Eindhoven, eine in Polen und eine in Frankreich. Sie sagen, dass diese Batterie mindestens ein paar Tage ohne Sonne und Wind durchhalten kann. Mit diesem Praxistest wollen sie herausfinden, was sonst noch benötigt wird, damit diese Batterie als groß angelegte Lösung in über drei Millionen niederländischen Haushalten eingesetzt werden kann.
Von der Wärmebatterie zum Wärmetransport
Adan und seine team begann dieses Experiment mit der Idee, eine Wärmebatterie zu bauen, die als Speichermedium dienen kann homeS. Sie erkannten jedoch, dass diese thermische Batterie Wärme verlustfrei speichern kann und beschlossen, zu untersuchen, ob diese auch verlustfrei transportiert werden kann. Das Wichtigste dabei ist, dass mit dieser Wärmebatterie nichts passiert, bis dem trockenen Salz Wasser hinzugefügt wird.
Das team an der Technischen Universität Eindhoven (TNO) sieht im thermochemischen Prinzip nicht nur eine Möglichkeit, Wärme zu speichern, sondern auch eine Möglichkeit, Wärme verlustfrei zu transportieren. Dies wäre von entscheidender Bedeutung, wenn man bedenkt, dass der Wärmetransport durch Rohre oder Phasenübergänge immer mit Verlusten verbunden ist.
Das Konsortium untersucht außerdem industrielle Restwärme als Wärmequelle, eine Art „Wärmeabfälle“, die als Nebenprodukt in Fabriken entstehen, oder überschüssige Wärme aus Rechenzentren. Adan führt auch für diesen Wärmebatterietest einen realen Test durch, bei dem die Restwärme vom „Chemelot Campus“ in Sittard-Geleen auf etwa fünfzig transportiert wird homes in der Nachbarschaft in der gleichen Gemeinde.“
Adan erklärt: „Mit einer Wärmeladestation bei SABIC sammeln wir Wärme und trocknen das Salz. Anschließend fahren wir dieses Salz per LKW zu einer Art „Transformatorhaus“ im Wohngebiet, von wo aus die fünfzig Salze abgebaut werden homeDie Wärmeversorgung erfolgt über Rohre. Wir müssen also nicht in der sein homes sie selbst.“
Über die Technologie hinausgehen
Adan und seine team bei der Abspaltung Cellcius, das erste kombinierte Spin-off von TNO und TU/e, haben die Fähigkeit ihrer Wärmebatterietechnologie unter Beweis gestellt, als Speicher- und Transportmedium zu fungieren. Jetzt planen sie den nächsten großen Schritt auf ihrem Weg – die Umsetzung in ein Produkt.
Es erhielt einen siebenstelligen europäischen Zuschuss und sicherte sich zusätzliche Mittel für die Umsetzung des Wohn-Pilotprojekts. Dank der jüngsten Investitionen der Brabant Development Corporation, Innovation Industries und des GoeieGrutten Impact Fund konnte der finanzielle Aspekt des Wärmetransportprojekts den letzten Schliff geben.
„Obwohl das Potenzial groß ist, haben wir auch viele großartige potenzielle Technologien gesehen, die es nicht geschafft haben. Wir bleiben also auf dem Boden und gehen Schritt für Schritt vor. Ich bin nur aus einem Grund dabei: Es ist großartig, einen Beitrag zur Energiewende leisten zu können“, sagt Adan.