MobS – neues Verfahren zur mobilen Wärmespeicherung
Ein Forschungsprojekt untersucht, wie man über ein neues Verfahren Wärme speichern, transportieren und an einem anderen Ort nutzen kann. Viele Prozesse in der Industrie erzeugen als Nebenprodukt Wärme. Häufig kann diese Wärme nicht dort verwendet werden, wo sie entsteht. Die so genannte Abwärme, teilweise mehr als 150 Grad Celsius heiß, wird an die Umgebung abgegeben. Mehr als die Hälfte der eingesetzten Energie kann so verloren gehen.
Die Müllverbrennungsanlage Hamm (MVA) geht neue Wege: Mit der bei der Abfallverbrennung entstehenden Wärme wird Wasser erhitzt. Der Dampf erzeugt in Turbinen Strom oder wird ins Fernwärmenetz eingespeist. Doch nicht der gesamte heiße Wasserdampf kann genutzt werden. Der nicht benötigte Dampf wird in strombetriebenen Luftkondensatoren abgekühlt und kondensiert wieder zu Wasser – der Wasser-Dampf-Kreislauf ist geschlossen. Nutzte man den Dampf vollständig, würde die Wärmeenergie erhalten und die Energie zum Abkühlen des Dampfes eingespart.
Forscher und Praktiker wollen nun die überschüssige Wärme für andere Prozesse nutzen. Könnte sie transportiert werden? Gefördert vom Bundeswirtschaftsministerium führt das Bayerische Zentrum für Angewandte Energieforschung dazu ein Projekt durch: im Verbund mit der Müllverbrennungsanlage Hamm und den Firmen Hoffmeier Industrieanlagen und Jäckering.
Test in Demonstrationsanlage
Ziel der Fachleute ist es, einen mobilen Wärmespeicher zu entwickeln, eine Demonstrationsanlage zu errichten und zu betreiben. Im September 2012 nahm die Demonstrationsanlage ihren Betrieb auf. Ausgangspunkt ist die Müllverbrennungsanlage in Hamm. Sie liefert die Wärme, die eine acht Kilometer entfernte, Trocknungsanlage für Kunststoffe nutzt. Die Wärme wird mit dem Mobilen Sorptionsspeicher (MobS) transportiert. Der Speicher, ein Spezialcontainer, ist über 8 Meter lang, 2,5 Meter breit, fast 3 Meter hoch und wird auf einen Sattelschlepper montiert. Ist der Container beladen, hat er ein Gesamtgewicht von fast 40 Tonnen. Der Container ist mit einem thermochemische Speichermaterial gefüllt. Das kann Wärme aufnehmen und wieder abgeben. Die Fachleute nutzen für ihr Projekt Zeolith als Trägermaterial.
Wärmespeicher in kleinen Kugeln
Trocknet man das Zeolith unter Wärmezufuhr und entfernt so Feuchtigkeit, speichert das Mineral die beim Trocknen zugeführte Energie. Kommt das Zeolith dann mit Wasser oder Feuchtigkeit in Berührung, bindet es dieses – mit der so genannten Bindungsenergie entsteht erneut Wärme. Zeolith – altgriechisch für siedender Stein – ist sehr porös. Es wird in Form von Pellets genutzt.
Die kleinen Kugeln sind aufgebaut wie Schwämme, das macht ihre Oberfläche enorm groß: Ein Gramm des Materials hat eine Oberfläche von bis zu 1000 Quadratmetern und kann so bis zu 30 Prozent seines Trockengewichts an Wasser aufnehmen. Zudem kann das Mineral drei- bis viermal mehr Energie speichern als Wasser und die Energie ohne Verluste über lange Zeiträume halten. Das Prinzip ist bereits länger bekannt, wurde bisher aber nicht für Speichersysteme angewendet. Die Fachleute mussten unter anderem klären, welche der verschiedenen Zeolithe sich am besten eignen, wie groß die Zeolith-Kügelchen sein sollten und ob der Werkstoff auch nach vielen Speicherzyklen stabil ist. Die Energie soll viele tausend Male gespeichert werden können, ohne dass das System größere Verschleißerscheinungen zeigt.