Heat 2 Share Logo

Ziele

Technologie

Partner

BMWK Logo PTJ Logo
Barenthin

Forschungsprojekt Heat2Share

Integration sorptiver Wärmespeicher in einer Biogasanlage für die dezentrale Wärmeversorgung der Ortschaft Barenthin


Flow Chart

Ziele

Oft ist es nicht möglich, die Wärmeerzeugung eines stromgeführten BHKW dem Bedarf genau anzupassen. Die Wärme entsteht zudem häufig bei ungeeigneter Temperatur oder zum falschen Zeitpunkt. Durch das Projekt Heat2Share soll die Nutzung von Wärme möglich werden, die in Zeiträumen mit reduziertem Bedarf anfällt und bei erhöhtem Bedarf wieder freigesetzt wird. Diese Entkoppelung ist bei der Nutzung regenerativer Energiequellen von besonderer Bedeutung, da sich diese Quellen in der Regel nur schlecht steuern lassen.

Im Projekt "Heat2Share" wird auf Basis der vorangegangenen abgeschlossenen Forschungsprojekte MoGeSoWa und COMTES ein modularisiert aufgebautes, kaskadiert betriebenes adsorptives Prototypspeichersystem konzipiert und errichtet. Als Ergebnis des Vorhabens soll der thermochemische Speicher in das Wärmeversorgungsystem der Ortschaft Barenthin integriert werden. Besondere Bedeutung liegt hierbei in der Zusammenführung der in vorangegangenen Projekten erfolgreich entwickelten und getesteten Verfahren, des Equipments und deren Speicherkonzepte und -simulationen sowie in der Weiterentwicklung des Wärmetauscherkonzepts in Bezug auf das Design.

Die An- und Einbindung in das Speichermodul und die Korrosionsbeständigkeit zur Gewährleistung, eines damit verbundenen optimalen Wärmeübergangs sowie der sich daraus ergebenen flexiblen Adaptierung an die vorgegebenen Anforderungen in Bezug auf die Speicherkapazität und die Übertragungsleistung stellt eine weitere Herausforderung eines jeden in der Praxis akzeptierten Speichersystems dar. Dies unter realistischen Bedingungen in einem seit langem bestehenden Wärmeversorgungssystem zu testen und damit die Möglichkeit einer auf mittlere Frist zu erreichenden Abkehr von der direkten Nutzung von fossilen Energieträgern wie Erdöl und Erdgas aufzuzeigen, das auch mit einer weiteren Reduzierung von Treibhausgasemissionen einhergeht, ist eines der Hauptziele dieses Projektes.

Im Zuge eines bewussteren Umgangs mit Energie und im Zusammenhang mit den drohenden klimatischen Folgen der herkömmlichen Energiebereitstellung wird eine effizientere Nutzung aller Ressourcen immer wichtiger.


Speichermaterial

Thermochemische Wärmespeicherung durch Adsorption ist eine vielversprechende Form Wärme langfristig und annähernd verlustfrei zu speichern. Im Projekt Heat2Share ist das Ziel die im Niedertemperaturbereich anfallende Wärme unter 100 °C zu speichern und damit nutzbar zu machen. Bereits gut erforscht sind Zeolithe als Adsorptionsspeichermaterial. Zeolithe werden allerdings in höheren Temperaturbereichen (bei ca. 200 °C) eingesetzt und sind somit für den Niedertemperaturbereich nicht geeignet.

Im Projekt Heat2Share wird daher ein Verbund aus porösem Trägermaterial und Salzhydrat (Komposit) als Speichermaterial erforscht und eingesetzt. Die bisher entwickelten und erforschten Komposite erweisen sich als vielsprechend für den Niedertemperaturbereich. Sie binden Wasser exotherm in ihre Kristallstruktur ein. Diese Wärme kann thermisch genutzt werden. Weiterhin lässt sich das Wasser aus den Salzhydraten bei Temperaturen unter 100 °C desorbieren. Abwärme von Biogasanlagen oder solarthermisch gewonnene Wärme könnte somit gespeichert werden.

Table Setting

Für die Herstellung des Komposits wird das Trägermaterial mit Salzlösung unterschiedlicher Konzentrationen für 48 h imprägniert und anschließend bei 120 °C getrocknet und damit aktiviert. Das damit erhaltene Speichermaterial erreicht eine Adsorptionskapazität von bis zu 0,38 gH2O/gSpeichermaterial. Zeolith (NaX) im Vergleich dazu hat eine Adsorptionskapazität von 0,2 gH2O/gSpeichermaterial.

Trotz der genannten Speichereigenschaften der Komposite besteht im technischen Einsatz als Herausforderung die Korrosivität der enthaltenen Salzhydrate. Deshalb werden im Projekt Mikro- und Makromodifikationen der Komposite erforscht um die Korrosion zu verringern oder sogar zu vermeiden. Weiterhin soll die thermische Leitfähigkeit innerhalb des Speichermaterials gesteigert werden. Dafür wird im ebenfalls eine Modifikation mit thermisch leitenden Additiven untersucht.

Table Setting




HTW Berlin

Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

Postfach HTW Berlin | 10313 Berlin

Projektpartner

Die HTW Berlin hat beinahe 14.000 Studierende und steht für ein anspruchsvolles Studium, qualifizierte Absolvent_innen und praxisnahe Forschung. Als größte Berliner Hochschule für Angewandte Wissenschaften nutzt sie die Vielfalt ihrer mehr als 70 Studiengänge in den Bereichen Technik, Informatik, Wirtschaft, Recht, Kultur und Gestaltung für eine vernetzte Zusammenarbeit. Das Fächerspektrum reicht von klassischen Disziplinen wie Maschinenbau, Fahrzeugtechnik und Betriebswirtschaftslehre bis zu neueren Studiengängen wie Gesundheitselektronik, Game Design und Professional IT-Business.

Forschung ist für die HTW Berlin Kernaufgabe und Schlüsselfaktor für den Erfolg. Forschungsaktivitäten verbinden die Hochschule mit der Fachwelt, wissenschaftlichen Netzwerken und Unternehmen und garantieren gleichzeitig eine hohe Qualität in Studium und Lehre. Die Forscherinnen und Forscher der HTW Berlin bringen ihre Ideen, Expertise und Kontakte in jährlich mehr als 250 thematisch weitgefächerte Drittmittelvorhaben ein, die in der Regel im Verbund mit Partnern aus der Wirtschaft durchgeführt werden. Viele Projekte sind konkret am Innovationsbedarf einzelner Betriebe und Branchen oder an den Entwicklungspotentialen des regionalen Umfeldes ausgerichtet. Besonders ausgeprägt sind die Kompetenzen der HTW Berlin in den Bereichen „Industrie von morgen“, „Digitalisierung“ und „Kreativwirtschaft“.


Die ZeoSys Energy GmbH ist ein Forschungs- und Entwicklungsunternehmen mit Sitz in Berlin-Weissensee. Das Unternehmen hat 1995 offiziell die Tätigkeit aufgenommen und führt seither angewandte Forschung auf den Gebieten der Oberflächenchemie bzw. -physik zur Erforschung und Entwicklung von Materialien, Verfahren und Techniken für Applikationen in den regenerativen Energien, des Umweltschutzes und der Medizintechnik durch.

Das Unternehmen verfügt über langjährige praktische Erfahrung und hervorragende theoretische Kenntnisse auf dem Gebiet der mikro-, meso- und makro-porösen Stoffe für verschiedene Applikationen u.a. der Rückgewinnung halogenierter Kohlenwasserstoffe, der Klimatisierung geschlossener Räume, der Druckluftaufbereitung zur Bereitstellung medizinischer Atemluft und insbesondere der thermochemischen Wärmespeicherung. Weitere Anwendungen auf Basis der Adsorptions- und Desorptionstechnik werden in konkrete Produkte als Technologie- und Wissenstransfer umgesetzt. Besondere Erfahrungen liegen hierbei im Umgang mit Vakuumapplikationen vor. Die ZeoSys Energy GmbH hat federführend zusammen mit ihren langjährigen Partnern verschiedener Industrien und Forschungseinrichtungen zahlreiche FuE-Projekte auf den genannten Gebieten durchgeführt und wird in das aktuelle Projekt die vielfältige praktische Erfahrung und das methodische Wissen über Material- und Prozessoptimierung sowie eine moderne Laborausstattung und Anlagentechnik einbringen.


B&O

B & O Bau und Gebäudetechnik GmbH & Co. KG

Börnestraße 37-41 | 13086 Berlin

Die B & O Gebäudetechnik GmbH & Co. KG ist am deutschen Markt in ihren Kerngeschäftsfeldern, der energetische Sanierung von Gebäuden einschließlich Versorgungsanlagen wie BHKWs sowie der Entwicklung, Planung und dem Bau von Energieerzeugungsanlagen etabliert. Dennoch ist es aus Sicht der strategischen Unternehmensplanung erforderlich, neue Möglichkeiten zu erschließen, um auch perspektivisch erfolgreich zu bleiben und weiterhin ein gesundes Unternehmenswachstum zu generieren.

Aus diesem Grund wurde die Entscheidung für die Beteiligung am geplanten Verbundvorhaben zusammen mit anderen Unternehmen und den Forschungs-einrichtungen getroffen. Bei einer erfolgreichen Umsetzung des Vorhabens sowie einer Überführung in den industriellen Maßstab wird das Leistungsportfolio des Unternehmens erweitert und die Systemlösungskompetenz ausgebaut.

Das Vorhaben ist ein weiterer Schritt für die B & O bei der Umsetzung der Grundzielstellung, ein innovativer und effizienter Partner seiner Kunden im Bereich Wärmespeicherung zu sein. Mit dem geplanten Vorhaben wird sich das Unternehmen intensiv mit der technischen Umsetzung eines thermochemischen Wärmespeicher-systems und die damit verbundene Integration in verschiedenste Wärmeversorgungs-einrichtungen befassen.


.

.

igte

IGTE – Institut für Gebäudeenergetik, Thermotechnik und Energiespeicherung Stuttgart

Pfaffenwaldring 6 | 70569 Stuttgart


BEB

BEB - BioEnergy Berlin GmbH

Köpenicker Str. 325 | 12555 Berlin

Als Umwelttechnologie-Unternehmen ist die BEB - BioEnergy Berlin GmbH seit 2004 aktiv. Am Standort Berlin haben wir uns für Deutschland auf die Planung, Konstruktion und Inbetriebnahme von Biogasanlagen spezialisiert. Weltweit planen und errichten wir Wasserkraftwerke, Anlagen zur Abwasserreinigung, Abfallverwertung und naturnahe Klärtechnik. BEB ist als Zulieferer der Vereinten Nationen (UNO) und deren Organisation für industrielle Entwicklung (UNIDO) gelistet.

Unseren Kunden in Deutschland bieten wir individuelle und flexible Lösungen für Biogasprojekte an. Individuell konstruierte Biogasanlagen und -kraftwerke sind ökonomisch und ökologisch vorteilhaft: Kostengünstige Nahwärmenutzung und garantierte Einspeisevergütungen nach Erneuerbare Energiengesetz (EEG) für Strom und Wärme aus nachwachsenden Rohstoffen.


Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU ist Innovationsmotor für Neuerungen im Umfeld der produktionstechnischen Forschung und Entwicklung. Mit rund 670 hochqualifizierten Mitarbeitenden an den Standorten Chemnitz, Dresden, Leipzig, Wolfsburg und Zittau erschließen wir Potenziale für die wettbewerbsfähige Fertigung im Automobil- und Maschinenbau, der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik, der Elektrotechnik sowie der Feinwerk- und Mikrotechnik. Im Fokus stehen Bauteile, Verfahren, Prozesse sowie komplexe Maschinensysteme – die ganze Fabrik. Unser Ziel als Leitinstitut für ressourceneffiziente Produktion sind Technologien auf Basis erneuerbarer Energien mit neu gedachten Informations- und Visualisierungstechnologien für die Menschen als Erfolgsgaranten in der Fabrik von morgen.

Der traditionsreiche Maschinenbaustandort Chemnitz ist Hauptsitz des Fraunhofer IWU. Der Campus E3-Produktion, direkt neben der Technischen Universität gelegen, vereint neben der »E³-Forschungsfabrik Ressourceneffiziente Produktion« verschiedene Versuchsfelder sowie ein Virtual-Reality-Technikum zur Bearbeitung von Forschungs- und Entwicklungsaufgaben aus den Bereichen Werkzeugmaschinen und Produktionssysteme, Umformtechnik, Montage, Zerspanungs- und Mikrotechnik sowie Produktionsmanagement.

FhG IWU

Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik Chemnitz

Reichenhainer Str. 88 | 09126 Chemnitz


» Elektrolyseurtechnik

» Brenstoffzellentechnik