Entwicklung und Demonstrationsbetrieb eines anwendungsnahen, wasserstoffbasierten Hochtemperatur-Wärmespeichersystems – HyHeatStore

Ziel des Projektes ist es, ein anwendungsnahes wasserstoffbasiertes Hochtemperatur-Wärmespeichersystem auf Metallhydridbasis bis zum Demonstrationsbetrieb zu entwickeln. Hierfür stellen das Land NRW und die EU eine Fördersumme von ca. 2,4 Millionen € zur Verfügung.

Wärmespeicher sind für den Ausgleich bei fluktuierenden Energiemengen notwendig und können auch bei der Rückverstromung von solarer Wärme oder industrieller Abwärme eingesetzt werden. Weiterhin können sie als Power-to-Heat-Speicher betrieben werden, die bei zukünftig weiter steigendem Anteil regenerativer Energie einen wesentlichen Beitrag zur Flexibilisierung des Stromnetzes leisten können. Metallhydridbasierte Wärmespeicher besitzen eine signifikant höhere Speicherdichte als konventionelle Speichersysteme, nutzen Wasserstoff als Arbeitsgas und können daher auch für die Speicherung und Verteilung von Wasserstoff Verwendung finden.

Die thermische Entladung des Wärmespeichers beruht auf der reversiblen, exothermen Reaktion eines geeigneten Metalls mit Wasserstoff unter Bildung von Metallhydrid. Bei dieser Reaktion wird Wärme frei, während bei der Rückreaktion, der Zersetzung des Metallhydrids, Wärme benötigt wird, wodurch der Wärmespeicher beladen wird. Die gespeicherte Wärme kann bei Bedarf anschließend wieder nahezu verlustfrei als Hochtemperaturwärme der energetischen Nutzung zugeführt werden.

Ausgehend von dem Know-how der Partner IUTA und MPI, die bereits ähnliche, jedoch viel kleinere Systeme im Labormaßstab realisiert haben, wird MBS in Zusammenarbeit mit IUTA einen innovativen 250 kWh Wärmespeicher im Technikumsmaßstab entwickeln, der konstruktiv auf einem Thermoblech-Wärmeübertrager basiert. Das wärmespeichernde Metallhydrid wird am MPI weiterentwickelt und in der benötigten Menge für den Speicher bereitgestellt. Die Entwicklung des Gesamtsystems mit Wärmezu- und abfuhr, die für den Betrieb benötigte Kopplung mit einem Wasserstoffspeicher und die Integration des Systems an einem Standort mit vorhandener, geeigneter Infrastruktur (Anwenderzentrum h2herten) werden unter Federführung von W-HS durchgeführt.

Im Demonstrationsbetrieb wird das Betriebs- und Langzeitverhalten des Wärmespeichersystems untersucht und das regelungstechnische Verhalten (Dynamik) der einzelnen Funktionseinheiten und des Gesamtsystems sowie die energetischen Wirkungsgrade ermittelt.

Aktenzeichen LeitmarktAgentur.NRW: EU-2-2-017A
Förderkennzeichen: EFRE-0801550
Bewilligungszeitraum: 1.5.2019 bis 31.12.2022


Projektpartner

  • Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA), Duisburg
  • Max-Planck-Institut für Kohlenforschung (MPI), Mülheim a. d. Ruhr
  • Westfälisches Energieinstitut – Westfälische Hochschule (W-HS), Gelsenkirchen
  • Martin Busch & Sohn GmbH (MBS), Schermbeck

Förderhinweis:
Das Vorhaben „Entwicklung und Demonstrationsbetrieb eines anwendungsnahen, wasserstoffbasierten Hochtemperatur-Wärmespeichersystems – HyHeatStore“ wird vom Land Nordrhein-Westfalen unter Einsatz von Mitteln aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) 2014-2020 „Investitionen in Wachstum und Beschäftigung“ gefördert.