IEA SHC Task 67: Kompakte thermische Energiespeichermaterialien in Komponenten und Systemen
Kurzbeschreibung
Um die langfristigen Klimaziele zu erreichen, ist die Transformation des Energiesystems, insbesondere des Wärmesektors, von entscheidender gesellschaftlicher Bedeutung. Der Wärmesektor macht mehr als die Hälfte des österreichischen Energieverbrauchs aus und wird aktuell zu mehr als 60% durch fossile Energieträger gedeckt. Daher ist die Energiewende und die Erhöhung des erneuerbaren Anteils essenziell für das Erreichen der Klima- und Energieziele. Eine der Schlüsseltechnologien, um diese Ziele zu erreichen, sind kompakte thermische Energiespeichertechnologien, da sie die verstärkte Nutzung von Abwärme, von Sonnenenergie (Solarthermie und überschüssiger Solarstrom aus PV) und anderen erneuerbaren Energieträgern in unserem Energiesystem ermöglichen. Zudem erhöhen sie die Effizienz und Verfügbarkeit von Flexibilität in den Sektoren Gebäude, Industrie und Energie (Sektorkopplung).
Ziele
Die Hauptziele des Task bestehen darin, 1) die Faktoren, welche die Speicherdichte und die Leistungsverschlechterung von CTES-Materialien beeinflussen, besser zu verstehen, 2) diese Materialien zuverlässig und reproduzierbar zu charakterisieren, 3) Methoden zu entwickeln, um den Ladezustand eines CTES effektiv zu bestimmen, und 4) die Wissensbasis über die Entwicklung optimierter Wärmetauscher und Reaktoren für CTES-Technologien zu erweitern.
CTES-Technologien basieren auf Phasenwechselmaterialien (PCM) und thermochemischen Materialien (TCM). Diese Materialien werden untersucht, verbessert, charakterisiert und in Komponenten getestet. Die Hauptkomponenten für diese Technologien sind Wärmetauscher und Reaktoren, die in diesem Task ebenfalls untersucht und weiter verbessert werden.
Subtaskaufgabe
Die Arbeiten werden in 5 Subtasks aufgeteilt:
Subtask A: Materialcharakterisierung und Datenbank
Geplante Ergebnisse: Mehrere standardisierte Messverfahren für CTES-Materialien werden entwickelt und validiert und die Material- und Wissensdatenbank weiter ausgebaut und gepflegt.
Subtask B: CTES Materialverbesserung
Geplante Ergebnisse: Geeignete Strategien, welche die Anpassung der Reaktivität von CTES-Materialien erlauben, werden identifiziert, um so ihre Eigenschaften und endgültigen Leistungen zu verbessern.
Subtask C: Ladezustandsbestimmung
Geplante Ergebnisse: Techniken, mit denen der Ladezustand eines CTES zuverlässig und kostengünstig bestimmt werden kann, werden entwickelt.
Subtask D: Stabilität von PCM und TCM
Geplante Ergebnisse: PCM und TCM mit einer vorhersagbaren und verbesserten Stabilität werden identifiziert.
Subtask E: Effektive Komponentenleistung mit innovativen Materialien
Geplante Ergebnisse: Die Material-Komponenten-Interaktion für eine optimale Systemleistung wird verbessert.
Subtask A wird durch das AIT geleitet, welches die Entwicklung von standardisierten Testverfahren zur Bestimmung der Viskosität und der spezifischen Wärmekapazität von PCM und TCM und die Optimierung dieser mittels Ringversuche bearbeitet. Das Institut für angewandte Synthesechemie der TU Wien entwickelt in Subtask B ein volumstabiles Kupfersulfat durch Aufbringung auf einen Träger. AEE INTEC und FHOÖ beteiligen sich an Subtask C mit der Konzeptionierung von messtechnischen Prinzipien und Experimenten zur Bestimmung des Beladungsgrades des Materials. Die TU Wien (Institut für Energietechnik und Thermodynamik), AEE INTEC und FHOÖ entwickeln in Subtask E Festbett- und Fließbettreaktoren für Sorptionsmaterialien.
Teilnehmende Staaten
Australien, Belgien, China, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Griechenland, Großbritannien, Indien, Israel, Italien, Kanada, Niederlande, Norwegen, Österreich (Leitung), Polen, Portugal, Schweden, Schweiz, Slowenien, Spanien, Türkei, USA
Kontaktadresse
Projektleitung
Dr. Wim van Helden
AEE - Institut für Nachhaltige Technologien
Feldgasse 19, 8200 Gleisdorf
w.vanhelden@aee.at
Projektpartner
Dr. Daniel Lager
AIT – Austrian Institute of Technology Gmbh
Giefinggasse 4, 1210 Wien
daniel.lager@ait.ac.at
Dr. Peter Weinberger
TU Wien - Institut für angewandte Synthesechemie
Getreidemarkt 9/163, 1060 Wien
peter.e163.weinberger@tuwien.ac.at
Dr. Bernhard Zettl
FH Oberösterreich
Roseggerstraße 15, 4600 Wels
bernhard.zettl@fh-wels.at
Dr. Andreas Werner
TU Wien - Institut für Energietechnik und Thermodynamik
Getreidemarkt 9/302, 1060 Wien
andreas.werner@tuwien.ac.at