Thermische Energiespeicherung – Wo geht die Reise hin? Passerelle Workshop, 10.4.2015 Jörg Worlitschek Der Reisestart: Wofür verwendet die Schweiz Ihre Energie Folie 2, 09.04.15 Der Reisestart: Wofür verwendet die Schweiz Ihre Energie: Private Haushalte Folie 3, 09.04.15 Das Reiseziel: Energiezukunft Schweiz Energiequellen Umwandlung, Speicherung, Transport Endverbrauch Power grid Gas grid Heat grid Folie 4, 09.04.15 Das Reiseziel: Energiezukunft Schweiz Energiequellen Umwandlung, Speicherung, Transport Endverbrauch Hydropower Reservoir Photovoltaics Gas station Habilitation modeling Fuel cell DESC Heat storage New building, Renovation methanation Utilisation of waste heat Bio fuel Hydrogen Solar fuel Folie Hybrid car, Combustion engine Electrolyzer Hydrogen storage Solarthermics Wood, straw, sewage sludge, algas Power grid Battery Wind power Geothermics Electric vehicle, Fuel cell vehicle Gas grid Heater, heat pump, hot water Heat grid 5, 09.04.15 Reiseziel – ein Blick über die Grenzen Eindrücke ‘International Renewable Energy Storage Conference 2015’ Folie 6 Transportmittel vom Reisestart zum Reiseziel: Thermische Energiespeicher (TES) - Möglichkeiten TES Physikalischer Prozess Sensibler Speicher Folie 7 Latenter Speicher Chemischer Prozess Sorptionsspeicher Thermochemischer Speicher Transportmittel vom Reisestart zum Reiseziel: Sensible und latente thermische Speicher im Vergleich 400 Specific Enthalpy, h [kJ/ kg] ∆ϑ cp,l = 1.6 kJ/ kgK 300 cp,l = 4.186 kJ/ kgK 200 ∆hWater ∆hPCM 100 cp,s = 2.2 kJ/ kgK 0 -20 0 20 40 60 80 100 120 Temperature, ϑ [°C] 8 Reiseziele in Diskussion Thermische Speicher in der Gebäudetechnik 1.  Erhöhung Thermische Masse – Temperaturnivellierung z.B. Micronal, Fa. BASF, www.micronal.com Folie 9, 09.04.15 Reiseziele in Diskussion Thermische Speicher in der Gebäudetechnik 2. Technische Speicher !  Aktives Heizen - Kurzzeitspeicher: z.B. Latento, www.bbsolar.ch Folie 10, 09.04.15 Reiseziele in Diskussion Thermische Speicher in der Gebäudetechnik 3. Technische Speicher saisonal !  Aktives Heizen - Wärmequelle für Wärmepumpe, Solareis, www.isocal.ch Folie 11, 09.04.15 Reisebudget Wirtschaftlichkeit Thermischer Energiespeicher Zyklenpro Jahr [-] 365 37 3.7 0.4 Politisch motiviert (0.15 CHF/kWh, PB 25a) Wohngebäude/Gewerbe (0.10 CHF/kWh, PB 20a) Wärmepumpe Gebäude (0.18 CHF/kWh, COP4.0, PB 20a) Industrie Infastruktur (0.06 CHF/kWh), PB 8a) Industrie Produktion (0.06 CHF/kWh, PB 3a) 10'000 1'000 100 PCM 10 1 Sorption → Vorteil v erlustf reie Speicherung Sorption gewinnt an Bedeutung Erdwärme Maximale Speicherkosten [CHF/ kWh] 3650 100'000 Wasserspeicher 0 0.1 1 10 "Einsatzgrenze" Sorption und PCM Speicherzyklus [Tage] 100 1000 Saisonaler Speicher mit "Überlagerung" 12 Reiseziele Hochschule Luzern Thermische Energiespeicher Phase Change Dispersion Heat Storage with PCM Folie Active Energy Building Material Science «Thermo battery» Hot-Gas-Converter Electro Thermal Hybrid Storage Cold-Storage Electro Thermal Energy Storage Folie 14, 09.04.15 Reiseziele Hochschule Luzern Thermische Energiespeicher Phase Change Dispersion Heat Storage with PCM Folie Active Energy Building Material Science «Thermo battery» Hot-Gas-Converter Electro Thermal Hybrid Storage Cold-Storage Wärmepumpen und Speicher in Smart Grids Gebäude Gebäudeheizung Temperatur Regler Elektrizität Brauchwarmwasser Folie Thermische Speicher Wärmepumpe Wärmepumpen und Speicher in Smart Grids Luft / Wasser Wärmepumpe Optimierte Einschaltzeiten für: -  Elektrizitätspreis -  Effizienz (Jahresarbeitszahl) Folie Wärmepumpen und Speicher in Smart Grids Neuer Fall Regelung der Wärmepumpe nach - Strompreis - Aussentemperatur Sensibler Speicher 300l Latenter Speicher 2000l =>32°C Referenz Fall Sensibler Speicher 1200l +11% Effizienz Steigerung Wärmepumpe COP (JAZ): 4.24 Elektrizitätspreis: 48.4 CHF Folie Wärmepumpe COP (JAZ): 3.7 Elektrizitätspreis 73.5 CHF +34% Kosten Reduktion Reiseziele Hochschule Luzern Thermische Energiespeicher Phase Change Dispersion Heat Storage with PCM Active Energy Building Material Science «Thermo battery» Hot-Gas-Converter Electro Thermal Hybrid Storage Cold-Storage Gute Reise wünscht Die Forschungsgruppe Thermische Energiespeicher Quelle: Falkeis