Das als Branntkalk bekannte Calziumoxid (CaO) reagiert mit Wasserdampf unter starker Wärmeabgabe. Dabei entsteht Calciumhydroxyd Ca(OH)2. Erhitzt man diesen „gelöschten Kalk“ auf hohe Temperaturen trennt sich das Wasser wieder ab. Dieser Prozess der Wärmeabgabe und Wärmeaufnahme ist beliebig oft wiederholbar. Branntkalk und Löschkalk sind als Grundstoffe der Bauindustrie gut verfügbar und billig. Sie sind außerdem in vielen Einsatzbereichen bekannt und erprobt.

Kölner Forscher des DLR untersuchten das Reaktionssystem Ca(OH)2/CaO bereits an einer Anlage im Technikumsmaßstab. Die CWS-Testanlage (Chemische Wärmespeicherung mittels reversibler Gas- und Feststoffreaktionen) arbeitet jedoch mit einem nicht bewegten Reaktionsbett. Mit BERTI "Bewegtes Reaktionsbett zur thermochemischen Wärmespeicherung“ entwickeln die Forscher ein Leitkonzept für thermochemische Wärmespeicher mit bewegtem Reaktionsbett und demonstrieren es im Labormaßstab.

Ziel der Forscher ist es, zwei Vorteile der thermochemischen Speicherung zu bestätigen und zu demonstrieren:

• Die Reaktionspartner können getrennt und damit verlustfrei gelagert werden.
• Durch die getrennte Bevorratung und Zuführung des Feststoffs zum Reaktor kann die Kapazität von der thermischen Leistung des Speichers getrennt werden.

Der Kern des Projekts umfasst die Bewegung eines Speichermaterials und die Entwicklung einer effizienten Prozess- und Reaktionsführung. Beide Fragestellungen sind sowohl aus wissenschaftlicher als auch aus technologischer Sicht neu.

Um eine effiziente Betriebsweise eines thermochemischen Speichers mit bewegtem Reaktionsbett zu ermöglichen, ist eine enge Zusammenarbeit zwischen der Material- und der Ingenieurwissenschaft notwendig. Zu Beginn des Vorhabens wird ein Reaktorkonzept spezifiziert, das die Grundlage für den weiteren Projektverlauf bildet. Im Folgenden werden dann parallel die drei wesentlichen Fragestellungen für ein bewegtes Reaktionsbett zur thermochemischen Wärmespeicherung zielgerichtet bearbeitet: Materialentwicklung, Bewegung der Schüttung und Reaktionsführung. Den Abschluss bildet der Funktionsnachweis im Labormaßstab.

Die thermochemischen Wärmespeicher speichern Wärme nahezu verlustfrei und beliebig lange. Durch die Variation der Reaktionsbedingungen ist es möglich die Wärme thermisch aufzuwerten. Beide Punkte bieten insbesondere auf dem Gebiet der Effizienzsteigerung, d.h. im Bereich optimierter Prozessführung, zusätzliche Freiheitsgrade. Der Kern des Projekts umfasst die Bewegung eines Speichermaterials für thermochemische Wärmespeicher und die Entwicklung einer effizienten Prozess- und Reaktionsführung. Beide Fragestellungen sind sowohl aus wissenschaftlicher als auch aus technologischer Sicht neu.

Das Verfahren erschließt neue Anwendungsfelder auf dem Gebiet der Wärmespeicherung mit integrierter Wärmetransformation. Verlustwärmeströme können gebündelt und konzentriert freigesetzt werden. Sogar der verlustfreie Transport von Wärme ist machbar. Eine Schlüsselrolle spielt hierbei die Möglichkeit zur Feststoffbewegung: Das pulverförmige Speichermaterial wird dabei aus einem Speicherbehälter z.B. über Förderschnecken in den Reaktor transportiert, durch den es entweder schwerkraftgetrieben „hindurchwandert“ oder aktiv (z.B. mechanisch mit Schaufeln) hindurchbewegt wird. Nach der Reaktion wird es wieder in einen Speicherbehälter transportiert, wo es bis zur nächsten Verwendung verbleibt.