Fraunhofer UMSICHT Institutsteil Sulzbach-Rosenberg
Mit dem Einsatz von Metalllegierungen als Phasenwechselmaterialien in Wärmespeichern / Hochtemperaturspeichern kann die Prozessdampfbereitstellung industrieller Heizkraftwerke flexibler und effizienter werden.
Die Kosten konventioneller Prozessdampfbesicherungen durch Dampfkessel lassen sich signifikant senken.
Ausgangssitution
Industrielle Heizkraftwerke stellen neben elektrischer Energie, Prozesswärme für industrielle Anlagen und Prozesse in Industrie- oder Chemieparks bereit. Mittels Kraft-Wärme-Kopplung wird bei der Stromproduktion Dampf aus der Turbine einem Prozessdampfnetz zugeführt.
Beim Abfahren eines Heizkraftwerks (bspw. für Revisionen oder getrieben durch niedrige Preise am Strommarkt), übernehmen meist fossil gefeuerte Hilfskessel (Besicherungskessel, Reservekessel) die Prozessdampferzeugung bis zur Wiederanfahrt.
Diese Dampfkessel müssen im permanenten Mindestlastbetrieb vorgehalten werden, um eine schnelle Dampferzeugung und somit eine ausfallsichere Versorgung der Industrieprozesse zu gewährleisten. Das kontinuierliche Vorhalten der Hilfskessel geht mit hohen Verbräuchen an Heizöl oder Erdgas einher und verursacht im Vergleich zum eigentlichen Heizkraftwerksbetrieb deutlich höhere Kosten.
Hochtemperaturspeicher sichert Dampfversorgung
Mittels eines neu entwickelten, hochdynamischen Wärmespeichers, welcher Metalllegierungen nach dem Phasenwechselprinzip verwendet, kann beim Herunterfahren oder im Teillastbetrieb des Heizkraftwerks die Versorgung mit Prozessdampf effizient und kostenoptimiert überbrückt werden.
Die Hilfskessel für die Dampferzeugung werden in den Warmhaltebetrieb überführt und somit erhebliche Kosten eingespart.
Durch die Integration des Wärmespeichers steht den Hilfskesseln genügend Zeit zur Verfügung, um schonender von der sparsameren Warmhaltung in den Volllastbetrieb überzugehen.
Erste Wirtschaftlichkeitsberechnungen von Fraunhofer UMSICHT zeigen, dass sich die Investition in einen metallischen Wärmespeicher für die Prozessdampfbesicherung innerhalb kürzester amortisieren kann.
