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Thermischer Speicher
BMWi
Latentwärmespeicher 12.4.2017

Die für den Speichereinbau ausgewählte Kühl-/Gefrierkombination mit 255/86 Litern Nutzinhalt.
© BSH Hausgeräte GmbH

Kühlschrank mit Latentwärmespeicher

Forscher untersuchen das wirtschaftliche und technische Potenzial von Kühlgeräten mit Phasenwechselspeicher als verschiebbare Last im elektrischen Netz. Ziel ist es die Machbarkeit und die Vorzüge gegenüber anderen Speichertechnologien zur Stromspeicherung zu demonstrieren sowie deren Speicherkosten zu ermitteln.

Projektstatus Wirtschaftliche und technische Potenzialstudie mit Konzepterstellung zur Speicherintegration in die Kühlgeräte
Be-/Entladeeinrichtungen Wärmeübertrager
Temperaturtyp Kälte
Speicherung/Ladung direkt
Speicherzeit kurz (Stunden bis Tage)
Zyklenzahl 250 bis 350 pro Jahr
Ladetemperatur (-bereich) von -30/-20 °C
Entladetemperatur (-bereich) von -25 /-18 °C
Speicherkapazität 3.200 kJ
Projektlaufzeit April 2014 bis März 2018

Im Projekt wird das wirtschaftliche und technische Potenzial von Kühlgeräten mit Phasenwechselspeicher als verschiebbare Last im elektrischen Netz untersucht. Dafür wird ein Gerätetyp mit genügend hoher Marktdurchdringung und guter Eignung zur Speicherintegration ausgewählt und als Demonstrator mit Speicher und entsprechender Steuerung aufgebaut und unter realen Bedingungen getestet. Ziel ist es die Machbarkeit und die Vorzüge gegenüber anderen Speichertechnologien zur Stromspeicherung zu demonstrieren, sowie die Speicherkosten zu ermitteln.

  • Ein teilkristallisiertes Phasenwechselmaterial © ZAE Bayern
  • Die für den Speichereinbau ausgewählte Kühl-/Gefrierkombination mit 255/86 Litern Nutzinhalt. © BSH Hausgeräte GmbH

Durch die zunehmende Zahl fluktuierender Einspeiser im elektrischen Netz wird sich in Zukunft die Situation ergeben bei einem Überangebot diese Einspeiser abzuregeln und bei Strommangel zusätzliche Reservekapazitäten mit schlechter jährlicher Auslastung bereit zu halten. Hier können Speichertechnologien helfen die Abregelung von Erzeugern zu vermeiden und den Bedarf an Reservekapazitäten senken. Haushaltskältegeräte nutzen Strom um Lebensmittel zu kühlen. Hier kann durch die große Anzahl und die Verwendung eines Latentwärmespeichers eine nennenswerte, verschiebbare Last im elektrischen Netz generiert werden, ohne das es zu Komforteinbußen für den Nutzer kommt. Erste Studien haben gezeigt, das thermische Speicher günstigere Speicherkosten pro umgesetzter Kilowattstunde aufweisen als reine Stromspeicher. Daher soll mit einem Demonstrator der erreichte Stand der Technik aufgezeigt, und realistische Speicherkosten sollen ermittelt werden.

Gegenstand ist die kostengünstige und effiziente Integration eines Latentwärmespeichers in ein geeignetes Kühlgerät um es als verschiebbare Last im elektrischen Netz nutzen zu können.

Es werden im Labor unterschiedliche Möglichkeiten der Einbindung des Phasenwechselspeichers erprobt und optimiert. Das Projekt ist aber noch nicht bis zu diesem Punkt fortgeschritten.

Teilvorhaben

In der Potenzialstudie wird das wirtschaftliche und technische Potenzial der Technologie untersucht und mit Batteriespeichern verglichen. Beim wirtschaftlichen Potenzial werden die Speichergrenzkosten bei den zukünftig zu erwartenden Strompreisunterschieden zu Stark- und Schwachlastzeiten abgeschätzt. Beim technischen Potenzial wird untersucht welchen Einfluss die Masse an Kühlgeräten bei einer angenommen Marktdurchdringung auf die Netze haben.

Im Arbeitspaket Speicherkonzept und Gerätetypauswahl wird ein Gerätetyp mit hoher Marktdruchdringung ausgewählt und ein für die geplante Anwendung als elektrisch verschiebbare Last geeignetes Speicherkonzept erarbeitet. Wichtige Kriterien für das Speicherkonzept sind niedrige Kosten bei hoher Effizienz des Geräts bei vertretbarer Komplexität.

Im Arbeitspaket Speicherentwicklung werden verschiedene Speicherfunktionsmuster gebaut und der Speicher dabei schrittweise hinsichtlich Haltbarkeit und Wärmeübertragung optimiert. Einher gehen Korrosionsversuche und Materialcharakterisierungen.

Das ausgewählte Kühl-/Gefriergerät wird zur Aufnahme des Speichers modifiziert und ein komplettes System mit Speicher aufgebaut. Anschließend wird das Gesamtsystem erprobt und optimiert.

Der Speicher wird einem Dauerversuch unterzogen um die Zyklenstabilität des Speichermaterials und des Speicherbehälters nachweisen zu können.

Es wird geprüft ob Demonstratoren mit der eingebauten Speichertechnologie in einem Feldtest unter realen Bedingungen erprobt werden können. Damit können auch Einflüsse des Nutzers auf das Gesamtsystem unter realen Bedingungen beobachtet werden.

Die zu Beginn des Projekts durchgeführten Potenzialstudien werden in der finalen Bewertung mit dem im Projekt erreichten Stand aktualisiert.

Gefördert durch die Bundesregierung aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

Termine

5. Juli 2017
Thermische Energiespeicher

11. Juli 2017
Intersolar North America

22. August 2017
Intersolar South America

» Alle Termine

Projektadressen

Ansprechpartner
  • Dr. Stefan Hiebler
    Bayerisches Zentrum für angewandte Energieforschung e.V. - ZAE Bayern
Weitere Adressen

Infobox

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.