VÄRMELAGER  En  tekniköversikt

Workshop  ”Värmelagring  för  fjärrvärmesystem”  (Energiforsk),  2017-­‐05-­‐18,  Richard  Scharff

Confidentiality  -­‐ None  (C1)

ENERGISYSTEM

Framtiden

SYSTEMPERSPEKTIV:  ENERGISYSTEM

Industri-­‐processer

Värmeoch  kyla

Variationer:§ Behoven  av el,  värme,  transport,  H2,  m.m.

§ Bred  tidsskala:  Fråm  år  tills  sekunder.

Energilager

200  °C,  16 bar≤  70  °C

INTREGRATION  AV  VÄRMELAGER

G

480  °C65  bar

90  °C

50  °C

<  200  °C,  <  16 bar

INTREGRATION  AV  VÄRMELAGER

G

90  °C

50  °C

≤  70  °C

Värdet  av  el  varierar.

Nordöstra  Tyskland  2014:Förnybar:   25 GWinst 40 TWhFossil:   23 GWinst 75 TWhFörbrukning:   7…16 GW 95  TWh

Effekt-­‐mässigt:Energi-­‐mässigt:

EXKURS

←      Berlin

Logotyper,  data  &  karta:  50Hertz,  Almanach  2014.

Fossil FörnybarFörbr.

Fossil FörnybarFörbrukning

VÄRMELAGER

3  grupper

TEKNIKSPÅRVärmelager:§ Sensibla  värmen§ Latenta  värmen§ Termokemiska  energin

Värme

Temperatur

TEKNIKSPÅRVärmelager:§ Sensibla  värmen§ Latenta  värmen§ Termokemiska  energin

Värme

Temperatur

TEKNIKSPÅRVärmelager:§ Sensibla  värmen§ Latenta  värmen§ Termokemiska  energin

Värme

Temperatur

TEKNIKSPÅRVärmelager:§ Sensibla  värmen§ Latenta  värmen§ Termokemiska  energin

Värme

Temperatur

TEKNIKSPÅRVärmelager:§ Sensibla  värmen§ Latenta  värmen§ Termokemiska  energin

Värme

Temperatur

Exempel  för  energi-­‐densitet:

H20(l)KNO3-­‐NaNO3

Ca(OH)2 ↔  CaO  +  H2O

Viktiga  parametrar:

TEKNIKSPÅRVärmelager:§ Sensibla  värmen§ Latenta  värmen§ Termokemiska  energin

Exempel  för  energi-­‐densitet:

TEKNIKSPÅRViktiga  parametrar:§ Värmekapacitet,  smältentalpi,  kemisk  energi

§ Smälttemperatur,  reaktions-­‐temperatur,  lagringstemperatur

§ Värmeledningsförmåga§ Volymändring§ Stabilitet  (antal  cykler,  kemiskt)§ Kompatibilitet  med  omgivande  material§ Säkerhet,  giftighet,  materialkostnad

Värmelager:§ Sensibla  värmen§ Latenta  värmen§ Termokemiska  energin

Exempel  för  energi-­‐densitet:

VÄRMELAGER

Tekniköversikt:  Hand-­‐out

MOLTEN  SALT

Bild:  Tavla  som  finns  på  DLR:s  institute  för  thermodynamik  i  Stuttgart.

FASSEPARATION

A+  +  B-­‐ +  H2O

T  >  Tmelt(hydrate)

Q  >  0AB  ·∙  nH2O

T  <  Tmelt(hydrate)

Q  <  0AB  ·∙  nH2O

T  <  Tmelt(hydrate)T  <  Tmelt(hydrate)

Salthydrat  som  smälter/stelanar  ”konkruent”.

FASSEPARATION

A+  +  B-­‐ +  H2O

T  >  Tmelt(hydrate)

AB(s)

AB  ·∙  nH2O

T  <  Tmelt(hydrate)

Salthydrat  som  inte  smälter/stelanar  ”konkruent”.

Q  >  0

FASSEPARATION

A+  +  B-­‐ +  H2O

T  >  Tmelt(hydrate)

AB(s)

AB  ·∙  nH2O

T  <  Tmelt(hydrate)

Q  <  0AB  ·∙  nH2O

T  <  Tmelt(hydrate)

H2O

AB(s)

Salthydrat  som  inte  smälter/stelanar  ”konkruent”.

Q  >  0

Illustration  visar  principen,  dock  starkt  överdriven!

KALKLAGER

Bild:  DLR.

VÄRMELAGER

Sammanfattning

SAMMANFATTNINGAtt  komma  ihåg:§ Lager  behöver  passa  systemet/anläggning  (hitta  nischer).

§ Centrala  och  decentrala  lösningar.§ Olika  teknikspår:  Sensibel,  latent och  termokemisk.

§ Teknikmogenhet,  potential och  användningsområden  skiljer  sig.

Olika lösningar  intressanta.

Olika  problem:§ Värmeförluster  (lagringstid):§ Värmeförluster  (ladda/urladda):§ Antal  cykler  begränsad:§ Fasseparation:§ Värmeledningsförmåga:§ Agglomeration:§ Kostnad  (lagringsmaterial  &  lager):§ Teknikmogenhet:

TACKFrågor,  idéer  och  diskussioner  är  välkomna!