Industrijska proizvodnja čelika, betona ili stakla zahteva više od 20% ukupne potrošnje energije u Nemačkoj. Do sada je 90% goriva korišćenih za ove procese bilo fosilne prirode.
Istraživači Tehnološkog instituta Karlsrue (KIT) rade na jedinom visokotemperaturnom sistemu za skladištenje toplote zasnovanom na tečno-metalnoj tehnologiji ove vrste kako bi se poboljšala upotreba obnovljivih izvora energije. Visoko provodljivi tečni metali mogu da se zagreju na više od 700°C korišćenjem zelene struje i mogu fleksibilno da skladište industrijsku toplotu.
Od 22. do 26. aprila 2024. istraživači će predstaviti model svog sistema za skladištenje energije na štandu KIT-a u Energi Solutions-u (Hala 13, štand C76) Hanover Messe-a.
Širom sveta se razvijaju visokotemperaturni sistemi za skladištenje toplote da snabdevaju proizvodne kompanije koje imaju intenzivne resurse toplotom nezavisno od fluktuacije proizvodnje obnovljive energije. Ovi sistemi za skladištenje pretvaraju električnu energiju u toplotu, koja se zatim skladišti.
Toplota se koristi ako je potrebno, na primer kada je struja skupa i proizvodni procesi se ne mogu zaustaviti. Što je veća temperatura koja se čuva, to bolje. Ovo smanjuje količinu dodatne energije koja bi bila potrebna za postizanje željene proizvodne temperature.
Pilot postrojenja koriste tečne soli za skladištenje temperatura od oko 550°C. Sa gasovima su se do sada postizale još više temperature. Kada se električno zagreju na oko 700°C, oni prenose svoju toplotu na materijale za skladištenje kao što su čelik, vulkanska stena ili šljaka. „Međutim, prenos toplote od toplog gasa do materijala za skladištenje je daleko od efikasnog“, kaže dr Klarisa Nidermajer sa KIT-ovog Instituta za tehnologiju i bezbednost toplotne energije.
Zajedno sa svojim timom, ona radi na novom rešenju za opseg visokih temperatura: sistem za skladištenje toplote zasnovan na olovu-bizmutu. „Toplotna provodljivost ove mešavine tečnih metala je 100 puta veća od one drugih materijala koji se koriste u sistemima za skladištenje“, kaže Nidermajer.
Visokotemperaturni sistem skladištenja toplote se testira u petlji. U čeličnom rezervoaru, zagrejani olovo-bizmut prodire kroz keramičke perle veličine oko 2 mm, oslobađajući im svoju toplotu. Kada je toplota ponovo potrebna, „hladni“ tečni metal se vraća kroz perle i ponovo se zagreva.
Simulacije u KIT-ovoj laboratoriji za tečne metale KALLA su potvrdile da upotreba tečnog metala povećava efikasnost skladištenja toplote, posebno kada se koristi veoma kompaktno pakovanje.
„Kada se tečni metal zagreva energijom iz obnovljivih izvora energije, kompanije imaju efikasno rešenje da ublaže fluktuacije u snabdevanju električnom energijom i da omoguće jednostavno, jeftino i brzo skladištenje energije na temperaturama koje su što bliže onima koje se koriste u industrijskim procesima. “, ističe Nidermajer.
Proces ima veliki potencijal za defosilizaciju industrije. Industrijski procesi u Nemačkoj troše 400 teravat sati toplote godišnje, a 90% goriva koja se koriste u ovim procesima su fosilna.
Do sada su tečni metali jedva korišćeni u sistemima za skladištenje toplote. Prema Nidermajerovim rečima, to je uglavnom zbog logističkih razloga. U svetu postoji samo nekoliko sistema zatvorene petlje, u kojima se takav sistem za skladištenje toplote može testirati. KALLA ima veliki ciklus olovo-bizmut, koji se, između ostalog, koristi za nove projekte u oblasti obnovljivih izvora energije.
Na ovogodišnjem Hanover Messe-u, tim će predstaviti model sistema za skladištenje toplote, čija je veličina otprilike upola manja od stvarnog sistema na KIT-u. Sistem u KIT-u je dizajniran za skladištenje 100 kilovat-sati toplote i do sada je testiran u laboratorijskoj skali na temperaturama do 400°C.
„Ovo je svetski tečno-metalni sistem za skladištenje toplote ove vrste sa takvim kapacitetom. Želimo da pokažemo da princip funkcioniše i da ima veliki potencijal“, kaže Klarisa Nidermajer.
