Dynamische Hochtemperatur Wärmespeicherung - KBA MetalPrint
Dynamische Hochtemperatur Wärmespeicherung - KBA MetalPrint
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<strong>KBA</strong> Air Purification<strong>Dynamische</strong> <strong>Hochtemperatur</strong> <strong>Wärmespeicherung</strong>Ein zentraler Baustein für Energiemanagement und Energieeffizienz2.Anwenderforum Thermische Energiespeicher , OTTI, 04.07.2013 Neumarkt i.d.Opf.
<strong>Dynamische</strong> <strong>Hochtemperatur</strong> <strong>Wärmespeicherung</strong>1. Aufbau und Funktion2. Integration in das Solarturmkraftwerk Jülich3. Integration in der thermischen Abluftreinigung4. Konzept für eine Aluminiumgießerei5. Ausblick© <strong>KBA</strong> • Matthias Hänel • 04.07.2013 Seite:3
<strong>Dynamische</strong> <strong>Hochtemperatur</strong> <strong>Wärmespeicherung</strong>Mittel- bis Langzeitspeicher- Technologie passiv- Wärmetransportmedium Luft- Speichermedium Keramikmaterial- Temperatur bis 1.000°C- zeitliche Verschiebung 48 h© <strong>KBA</strong> • Matthias Hänel • 04.07.2013 Seite:4
<strong>Dynamische</strong> <strong>Hochtemperatur</strong> <strong>Wärmespeicherung</strong>Speicher im Solarturmkraftwerk JülichkeramischesSpeichermaterialkeramischesFasermaterial© <strong>KBA</strong> • Matthias Hänel •04.07.2013 Seite:5
<strong>Dynamische</strong> <strong>Hochtemperatur</strong> <strong>Wärmespeicherung</strong>Fahrweisen:- Monospeicher- Einzelkammer- Mischkammer- Energiebalance- PassivbetriebVorteile:- Speicherung unterschiedlicher Energiemengenund Temperaturniveaus- Bereitstellung stabiler Energiemengen mitvorgegebenen Temperaturniveaus© <strong>KBA</strong> • Matthias Hänel • 04.07.2013 Seite:6
<strong>Dynamische</strong> <strong>Hochtemperatur</strong> <strong>Wärmespeicherung</strong>Solarturmkraftwerk Jülich in Betrieb seit 12/2008Speicherdaten:SpeicherkapazitätEntladekapazität max.Beladestrom max.Luftvolumenstrom12 MWh th5,7 MW th9,4 kg/s26.400 Nm³/hTurmhöhe 60 mSpeicher von 36 bis 44 m HöheGesamtgewicht Speicher ca. 200 toDruckverlust max. 11 mbarTemperatur Beladen 2,0 h 640 °CTemperatur Entladen 1,5 h 625 °C0,5 h 550 °C© <strong>KBA</strong> • Matthias Hänel • 04.07.2013 Seite:7
<strong>Dynamische</strong> <strong>Hochtemperatur</strong> <strong>Wärmespeicherung</strong>Integration des Wärmespeichers in das Solarturmkraftwerk© <strong>KBA</strong> • Matthias Hänel • 04.072013 Seite:8
<strong>Dynamische</strong> <strong>Hochtemperatur</strong> <strong>Wärmespeicherung</strong>Betriebsweisen des Wärmespeichers in das Solarturmkraftwerkstoragesolarsolar storage© <strong>KBA</strong> • Matthias Hänel • 04.07.2013 Seite:9
<strong>Dynamische</strong> <strong>Hochtemperatur</strong> <strong>Wärmespeicherung</strong>Ergebnisse Speicherbetrieb Solarturmkraftwerk JülichTemperaturverlauf über 24 Stunden RegelbetriebFüllstand SpeicherEnergiemenge /StrömungsrichtungEntladenBeladenTemperatur DomTemperatur Medusa© <strong>KBA</strong> • Matthias Hänel • 04.07.2013 Seite:10
<strong>Dynamische</strong> <strong>Hochtemperatur</strong> <strong>Wärmespeicherung</strong>Ergebnisse Leistungsfahrt Wärmespeicher Solarturmkraftwerk JülichBeladen - Stillstand - EntladenTemperaturen in Dom und Medusa bei mehrfacherBe- und Entladung,kein Verlust der nutzbaren SpeicherkapazitätTemperaturprofil über die Speicherhöhe mit einerKammer im Passivbetrieb,keine Durchwärmung der passiven KammerAlle Voraussetzungen für den Einsatz der <strong>Hochtemperatur</strong>-<strong>Wärmespeicherung</strong> in der Industrie sind geschaffen.© <strong>KBA</strong> • Matthias Hänel • 04.07.2013 Seite:11
<strong>Dynamische</strong> <strong>Hochtemperatur</strong> <strong>Wärmespeicherung</strong>Ergebnisse der Leistungsfahrt des Wärmespeichers im Solarturmkraftwerk JülichSpeicher bei 30 h StillstandTemperaturprofil überdie SpeicherhöheTemperaturverlauf bei 2 h Be- und Entladungmit konstanten maximalem VolumenstromSpeicherfüllstand6 % Energieverlust© <strong>KBA</strong> • Matthias Hänel • Hessigheim • 28.03.2013 Seite:12
<strong>Dynamische</strong> <strong>Hochtemperatur</strong> <strong>Wärmespeicherung</strong>Integration des Wärmespeicherkonzeptes in Thermisch Regenerative AbluftreinigungsanlagenAbluftmenge 10.000 Nm³/hmit Lösemittel kWintegrierter Warmwasser-Wärmetauscher miteiner nutzbaren Wärmeleistung von 200 kW thPortugalAbluftmenge 30.000 bis 160.000 Nm³/hin 5 – Behälterbauweisein Kleinlast als 3-Behälter – TRA mit 2 Behälterals Wärmespeicher mit einer Leistung von 3.000 kW thIsrael© <strong>KBA</strong> • Matthias Hänel • 04.07.2013 Seite:13
<strong>Dynamische</strong> <strong>Hochtemperatur</strong> <strong>Wärmespeicherung</strong>Projekt Energiemanagement AluminiumschmelzofenVorwärmungvon Aluminium650 - 2.500 Nm³/h@ 600°CHeissluftAbwärme vom2 - Kammerofen650 – 2.800 Nm³/h@ 640 – 730°COfenabluftVorteil:- Vorwärmung Aluminiumblöcke- einfache Lösung- Stand der TechnikNachteil:- direkte Kopplung Vorwärmungan den ChargenbetriebInvestitionssumme ca. 200.000 €- Vorwärmkammer© <strong>KBA</strong> • Matthias Hänel • 04.07.2013 Seite:14
<strong>Dynamische</strong> <strong>Hochtemperatur</strong> <strong>Wärmespeicherung</strong>Projekt Energiemanagement AluminiumschmelzofenVorwärmungvon Aluminium650 - 2.500 Nm³/h@ 600°CHeissluftWärmetauscherLeistung0,2 MW thAbwärme vom2 - Kammerofen650 – 2.800 Nm³/h@ 640 – 730°COfenabluftVorteil:- Vorwärmung der Aluminiumblöcke- Vorwärmung der Verbrennungsluft- Stand der TechnikNachteil:- direkte Kopplung der Vorwärmungan den ChargenbetriebInvestitionssumme ca. 300.000 €- Vorwärmkammer- Wärmetauscher1.750 Nm³/h- Beheizungseinrichtung@ 350°CVerbrennungsluft© <strong>KBA</strong> • Matthias Hänel • 04.07.2013 Seite:15
<strong>Dynamische</strong> <strong>Hochtemperatur</strong> <strong>Wärmespeicherung</strong>Projekt Energiemanagement AluminiumschmelzofenVorwärmung <strong>Wärmespeicherung</strong> Abwärme vomvon Aluminium Speicherleistung 2 - Kammerofen2 x 0,65 MWh th1.200 Nm³/h@ 600°CHeissluftVorteil:- längere Vorwärmzeitder Aluminiumblöcke- keine Kopplung der Vorwärmungan den Chargenbetrieb- Vorwärmung der Verbrennungsluftals Option immer möglichNachteil:- Platzbedarf- neues komplexes System650 – 2.800 Nm³/h@ 640 – 730°COfenabluft1.200 Nm³/h@ 450°CVerbrennungsluftInvestitionssumme ca. 300.000 €- Vorwärmkammer- Beheizungseinrichtung© <strong>KBA</strong> • Matthias Hänel • 04.07.2013 Seite:16
<strong>Dynamische</strong> <strong>Hochtemperatur</strong> <strong>Wärmespeicherung</strong>- Abwärme aus dem2 - Kammerschmelzofen- Vorwärmung derVerbrennungsluft- Vorwärmung derAluminiumblöcke- Speicherung der Abwärme aus dem2 - KammerschmelzofenProjekt Energiemanagement Aluminiumschmelzofen© <strong>KBA</strong> • Matthias Hänel • 04.07.2013 Seite:17
Uhrzeit15:00:0015:15:0015:30:0015:45:0016:00:0016:15:0016:30:0016:45:0017:00:0017:15:0017:30:0017:45:0018:00:0018:15:0018:30:0018:45:0019:00:00<strong>Dynamische</strong> <strong>Hochtemperatur</strong> <strong>Wärmespeicherung</strong>1000900Chargenbetrieb nach der Optimierung8007006005004003002001000aktueller Chargenbetriebfavorisiertes Konzept :Einsparung von Erdgasca. 150.000 m³/JahroderErhöhung derSchmelzkapazität umca. 1.000 t/JahrEnergiebedarfin kW© <strong>KBA</strong> • Matthias Hänel• 04.07.2013 Seite:18
<strong>Dynamische</strong> <strong>Hochtemperatur</strong> <strong>Wärmespeicherung</strong>GrößenvergleichWärmespeicher - ThermoreaktorenModul Hotspot5 – Turm TRADHT – WS Jülich3 – Turm TRAHotreg StuttgartKompakt - TRALuft – Volumenstrom in Nm³/h WS : 150.000 24.000 1.000Luft – Volumenstrom in Nm³/h TRA: 200.000 25.000 5.000Speicherleistung in MWh: 225 12 0,75© <strong>KBA</strong> • Matthias Hänel• 04.07.2013 Seite:19
<strong>Dynamische</strong> <strong>Hochtemperatur</strong> <strong>Wärmespeicherung</strong>Auszug aus dem Abschlussbericht :Mit Abschluss dieses Forschungsprojekts stehen für marktfähige Anlagenleistungen kostengünstige und im Kraftwerksmaßstabeinsetzbare Speicherkonzepte zur Verfügung. Der gewonnene Wissensstand zu diesem Speichertyp in der Anwendung mit Solarturmkraftwerkenerlaubt damit eine Demonstration im Pilotmaßstab. Für ein Konzept eines drucklosen <strong>Hochtemperatur</strong>wärmespeicherssind für die Anlagenausführung alle wesentlichen Entwurfsfragen geklärt.© <strong>KBA</strong> • Matthias Hänel • 04.07.2013 Seite:20
<strong>KBA</strong> Air PurificationVielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit<strong>KBA</strong>-<strong>MetalPrint</strong> GmbHGeschäftsbereich <strong>KBA</strong>-CleanAirwww.kba-cleanair.de
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