Integration von thermischen Energiespeichern (TES) in industrielle Wärmebereitstellungsprozesse
In diesem Forschungsfeld verknüpfen wir wissenschaftliche Grundlagen mit industrieller Praxis. Ziel ist es, thermische Energiespeicher auf Basis von Flüssigsalztechnologien (Molten Salt TES) in bestehende und neue Wärmebereitstellungsprozesse energieintensiver Industrien zu integrieren. Dazu zählen unter anderem die Metall- und Zementindustrie, Glas- und Papierherstellung, Schmiedebetriebe sowie die chemische Industrie.
Die Motivation ist klar: Rund zwei Drittel des industriellen Endenergieverbrauchs in Deutschland entfallen auf Prozesswärme. Diese Prozesse laufen überwiegend kontinuierlich und sind stark auf eine zuverlässige, hochtemperierte Wärmeversorgung angewiesen. Gleichzeitig entstehen dabei große Mengen unvermeidbarer Abwärme – ein bislang oft ungenutztes Potenzial.
Unsere Lösung: Flüssigsalzbasierte TES-Systeme
Die Integration thermischer Energiespeicher (TES) auf Flüssigsalzbasis eröffnet neue Möglichkeiten, industrielle Wärmeprozesse flexibler, effizienter und klimaneutraler zu gestalten.
Abwärmeströme aus energieintensiven Prozessen können thermisch gespeichert und zeitversetzt wieder in die Produktion zurückgeführt werden. Ebenso lässt sich erneuerbarer Überschussstrom – etwa aus Wind- oder Photovoltaikanlagen – über Power-to-Heat-Technologien in nutzbare Prozesswärme überführen. Das macht unsere Speicherlösung zur Schlüsselinfrastruktur für die Kopplung von Sektoren und die Dekarbonisierung industrieller Wärmeversorgung.
Zur Veranschaulichung zeigen wir nachfolgend ein typisches Beispiel:
Ein Flüssigsalzspeicher im Zwei-Tank-System - Funktionsweise
Das gezeigte Zwei-Tank-System besteht aus einem Kalt-Tank (T > 180 °C) und einem Heiß-Tank (T < 600 °C), verbunden durch einen geschlossenen Flüssigsalz-Kreislauf. Es arbeitet wie folgt:
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Ladung:
Energie aus industrieller Abwärme oder erneuerbarem Strom wird in den Speicher eingespeist. Das kalte Salz wird über einen Wärmetauscher oder elektrischen Heizer auf hohe Temperaturen erhitzt und im Hot Tank gespeichert. -
Entladung:
Bei Bedarf wird die gespeicherte Wärme über einen Wärmetauscher zur Dampferzeugung genutzt. Der erzeugte Dampf speist den Prozesswärmekreislauf des Werks. -
Rückführung:
Das abgekühlte Salz fließt zurück in den Cold Tank – bereit für die nächste Beladung.
Diese Systemarchitektur erlaubt eine vollständige zeitliche Entkopplung von Energieerzeugung und -nutzung – ein entscheidender Vorteil in einem industriellen Umfeld mit dynamischer Laststruktur und starkem Fokus auf Versorgungssicherheit.
Vorteile der Integration von TES in der Industrie:
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Erhöhung der Energieeffizienz: Nutzung bislang ungenutzter Abwärme aus Prozessen oder von Aggregaten (z. B. Öfen, Abgasanlagen, Verdichter).
- Kosteneinsparung: Reduktion fossiler Brennstoffe, Senkung von Lastspitzen und bessere Nutzung von Niedrigtarifstrom.
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Dekarbonisierung: Substitution fossiler Wärmeerzeugung durch CO₂-freie Quellen und Speicherung erneuerbarer Energien.
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Erhöhung der Prozessflexibilität: Entkopplung von Erzeugung und Bedarf durch zeitversetzte Wärmebereitstellung.
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