Phasenwechsel-Energiespeicherung auf einem Lastkahn auf der Themse in London

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Die Energiespeicherung ist der Schlüssel zur Einspeisung von mehr Wind- und Solarenergie ins Netz. Die Frage ist jedoch, wie die gesamte gespeicherte erneuerbare Energie jemandem zur Verfügung gestellt werden kann, der sie nutzen kann. Gleiches gilt für die Rückgewinnung von Abwärme aus Industriebetrieben. Das britische Unternehmen Sunamp hat eine einzigartige Lösung entwickelt, bei der Wärme von einem Ort abgesaugt und auf dem Wasser an einen anderen Ort transportiert wird. Dabei kommt ein neues Phasenwechselmaterial zum Einsatz, das 40.000 Zyklen oder mehr durchhalten kann.

Eine nachhaltigere und kostengünstigere Phasenwechsel-Energiespeicherlösung

Phasenwechselmaterialien nehmen bei jeder Veränderung Wärme auf und geben sie wieder ab, weshalb sie für die Energiespeicherung interessant sind. Eine Herausforderung besteht jedoch darin, ein Material zu entwickeln, das sich zerlegen und wieder zusammensetzen lässt, ohne seine Integrität zu verlieren.

Phasenwechselmaterialien sind nicht schwer zu bekommen. Das Schmelzen und Wiedergefrieren von Eis ist ein klassisches Beispiel, und eisbasierte Systeme können genutzt werden, um Strom außerhalb der Spitzenzeiten für die spätere Nutzung zu speichern. Phasenwechselwachse und -öle werden auch in industriellen Anwendungen und Hochleistungsgeweben verwendet.

Im Hinblick auf die Energiespeicherung haben sich kommerzielle Anwendungen jedoch als begrenzt erwiesen. Wie Dr. David Oliver, Materials Development Manager bei Sunamp, beschreibt, sind Phasenwechsel-Bioöle teuer, was ihre Anwendung auf hochwertige Produkte beschränkt. Er stellt fest, dass sie es auch getan haben niedrige Energiedichte und „fragwürdige Nachhaltigkeit“.

„Wenn man dann noch die ziemlich alarmierende Tatsache hinzufügt, dass sie auch brennbar sind, war Sunamp klar, dass auf dem Markt ein Umdenken erforderlich war“, erklärte Oliver bereits im Mai 2022 im Blog des Unternehmens.

Eine langlebige Lösung mit hoher Energiedichte

Die Forscher von Sunamp arbeiteten jahrelang mit Wissenschaftlern der Universität Edinburgh in Schottland zusammen, um eine Alternative zu industriellen Phasenwechsel-Bioölen zu finden. Sie verraten nicht das ganze Spiel, aber Oliver hat einige Hinweise auf die Natur von Sunamps neuem Phasenwechselmaterial gegeben. Unter dem Namen Plentigrade P58 kann man es sich als eine Art futuristisches Eis vorstellen, das aus „Wasser- und Salzhydrat-Synthesen“ und anderen Zusatzstoffen besteht, die Oliver als „bahnbrechend“ beschreibt.

Einer dieser Zusatzstoffe ist Natriumacetat-Trihydrat, was ziemlich mysteriös klingt, aber ein weit verbreitetes Aroma für Kartoffelchips ist.

Warum man einem Energiespeichermaterial den Geschmack von Salz-Essig-Kartoffelchips verleihen möchte, ist eine gute Frage. Zusammen mit anderen Additiven geht es darum, eine leistungsstarke, wasserbasierte Lösung zu formulieren, die gleichmäßig schmilzt und sich wieder zur „richtigen Kristallstruktur“ zusammenfügt.

„Unsere PCMs haben eine beneidenswert hohe Energiedichte, verzichten auf teure oder knappe Komponenten und ihre Nachhaltigkeit steht außer Frage, da die Salze entweder abgebaut werden, Nebenprodukte der bestehenden chemischen Industrie sind oder einfache Grundchemikalien mit vielfältigen Lieferketten sind.“ Oliver schrieb.

Die Berechnung von 40.000 Zyklen bleibt abzuwarten. Rechnet man das zusammen, entspricht das etwa 50 Nutzungsjahren, basierend auf zwei Zyklen pro Tag, was ziemlich ehrgeizig erscheint. Sunamp hat diese Zahl jedoch nicht aus dem Hut gezaubert. Das Unternehmen stützte seine Erkenntnisse teilweise auf eine hochintensive Röntgenanalyse am Diamant-Lichtquelledie britische Synchrotronanlage.

Energietransport per Lastkahn auf der Themse

In den zwei Jahren seit diesem Blogeintrag ist viel passiert. Als neueste Entwicklung kündigte Sunamp letzte Woche die Gründung eines neuen Konsortiums an, das die Abwärme einer der größten Müllverbrennungsanlagen im gesamten Vereinigten Königreich nutzen soll Cory Riverside Energy Anlage an der Themse in Belvedere im Osten Londons.

Cory ist ein weiteres Beispiel für ein Unternehmen aus der Zeit vor dem 21. Jahrhundert, das sich an eine neue Ära der Ressourcenrückgewinnung anpasst. Die Anfänge des Unternehmens gehen auf den Kohlehandel Ende des 19. Jahrhunderts zurück. Die Riverside-Anlage nahm 2012 den Betrieb auf und verarbeitet nicht recycelbaren „Black Bag“-Abfall. Das System zur Energiegewinnung aus Abfällen gewinnt auch Metalle zurück und die Asche wird für Baumaterialien wiederverwendet.

Da Riverside den Großteil seiner Abfälle bereits per Lastkahn erhält, war die Idee einer wasserbasierten Energiespeicherlösung naheliegend. Die Energiespeicherlösung in Containern nimmt auf dem Gelände des Nutzers keinen Platz ein, da sie auch beim Laden und Entladen einfach auf einem Lastkahn steht.

„An der Entladestelle verläuft eine Wasserleitung entlang eines Stegs und entzieht den Batterien über einen internen Wärmetauscher Wärme“, erklärt Sunamp.

„Das Thames Mobile Heat Consortium wird Wärme entlang des Flusses beziehen – zunächst aus Corys Riverside-Energie-aus-Abfall-Anlage (EfW) am Ufer der Themse in Belvedere –, sie in Sunamp-Wärmebatterien speichern und per Lastkahn zu großen Wärmeverbrauchern wie dem Bezirk transportieren Wärmenetze“, erklärte Sunamp in einer Pressemitteilung.

An dem Konsortium sind außerdem das kürzlich gegründete Unternehmen Sheen Parkside beteiligt, das laut Sunamp „ein Organisator innovativer kohlenstoffarmer Infrastrukturprojekte“ ist, sowie Interessenvertreter aus der technischen und maritimen Industrie.

Die Idee hat bereits einen großen Nutzerkreis gefunden. Das Pimlico District Heating Understanding des Westminster City Council erwägt angeblich das System für seine Liste von 3.000 Wohnungen und 50 anderen Gebäuden.

Die Energiespeicherlösung von Sunamp würde die Gaskessel ersetzen, die derzeit den Bezirk versorgen. „Die Wärme würde auf zwei Lastkähnen transportiert, die jeweils bis zu 120 MWh in 40 Batterien befördern und jeweils 28 km entlang des Flusses zurücklegen“, erklärt Sunamp.

„Die auf dieser Grundlage gelieferte Wärme wurde so modelliert, dass sie Wärme mit 12 g CO2/kWh oder weniger liefert, was eine erhebliche Reduzierung im Vergleich zu Gas darstellt, das mit ca. 216 g CO2/kWh modelliert wird“, fügt das Unternehmen hinzu.

Mehr Energie, weniger Übertragungsaufwand

Das Energiespeicherprojekt auf Lastkahnbasis in Westminster mag wie ein einmaliges Projekt klingen, aber David Carter, Mitbegründer und CEO von Sheen Parkside, weist darauf hin, dass das Vereinigte Königreich „eine große Menge hochwertiger Industriewärme verschwendet, einfach weil sie in der Luft ist.“ falscher Ort.”

Hier in den USA kennen wir die Übung. Die ergiebigsten Wind- und Solarressourcen liegen oft weit entfernt von großen Energieverbrauchern und erfordern daher neue Übertragungsleitungen. Es kann Jahre dauern, bis diese den Genehmigungsprozess durchlaufen, falls dies jemals der Fall sein sollte. Im Gegensatz dazu geht Sunamp davon aus, dass das Westminster-System innerhalb eines Jahres aufgebaut werden kann.

Das Unternehmen blickt bereits über London hinaus darauf, sein System auf Flussufergemeinden an anderen Standorten zuzuschneiden, also behalten Sie Ihre Hüte.

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Bild: Die Energiespeicherlösung von Sunamp setzt ein neues, transportables Phasenwechselmaterial Das kann auf einen Lastkahn verladen und zu Lade- und Entladepunkten gebracht werden (mit freundlicher Genehmigung von Sunamp).