Energiespeicher Systeme

Projektlaufzeit: 03/2025 – 08/2025

Im Rahmen der Nachhaltigkeitsstrategie „NetZero by 40“ von Coca-Cola HBC, wird am Produktionsstandort der Valser Mineralquellen in der Schweiz ein ganzheitliches Konzept zur fossilfreien Bereitstellung industrieller Prozesswärme entwickelt. Ziel ist es, verschiedene technologisch umsetzbare Optionen zu bewerten, um eine langfristig CO₂-neutrale Wärmeversorgung für den Standort sicherzustellen.

Das Projekt wird vom Solar-Institut Jülich der FH Aachen im Auftrag von Coca-Cola HBC Schweiz durchgeführt. Untersucht werden verschiedene Möglichkeiten zur CO₂-freien Wärmebereitstellung, darunter elektrische Wärmeerzeugung, Wärmepumpentechnologien und die Einbindung von Speichersystemen. Neben der technischen Umsetzbarkeit werden auch wirtschaftliche und standortspezifische Faktoren in die Bewertung einbezogen. Als potenzielle Energiequellen werden unter anderem sauberer Netzstrom, eigener Solarstrom, solarthermische Anlagen sowie Fernwärme in Betracht gezogen.

Durch die systematische Analyse unterschiedlicher Szenarien leistet das Projekt einen praxisnahen Beitrag zur Dekarbonisierung der Getränkeindustrie. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen auch als übertragbares Modell für weitere Standorte innerhalb des Konzerns dienen.

Mit dem Projekt wird ein konkreter Anwendungsfall zur industriellen Wärmewende als Teil des globalen Wandels hin zu klimafreundlicher Prozesswärmeversorgung untersucht.

Im Auftrag von:

• Coca-Cola HBC Schweiz AG

Ausführende Stelle: 

• Solar-Institut Jülich der FH Aachen

Projektlaufzeit: 01.09.2011 - 30.06.2015

Ziel des Projektes ist eine umfassende Steigerung der Energieffizienz der Papierfabrik. Die notwendige neuartige Technologie soll vorbildlich für die gesamte Papierindustrie und andere Produktionszweige sein. Um dieses Ziel zu erreichen, wird ein von UPM patentiertes und innovatives Wärme-Wasser-Speichersystem in die bestehende Großanlage integriert. Dieses soll die im Produktionsprozess bis dato nicht genutzte Wärmemenge umfassend und gegebenenfalls zeitlich entkoppelt zurückgewinnen. Neben der Einsparung von Energie ist mit erheblichen Einsparungen im Frischwasser - und Abwasserbereich zu rechnen. Darüber hinaus kann die Abwassertemperatur deutlich gesenkt werden. Das Projekt verbindet so den Umweltschutz mit der Steigerung der Konkurrenzfähigkeit der Produktionsstätte. 

Das Solar-Institut Jülich der Fachhochschule Aachen führt die wissenschaftliche Analyse und Optimierungsrechnungen durch und unterstützt die Partner UPM, Pöyry und Wallstein.

Gefördert durch:

• Europäische Union
• Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen

Projektpartner:innen:

• The Biofore Company
• PÖYRY
• Wallstein

Projektlaufzeit 01.11.2021 – 31.10.2024, verlängert bis 30.11.2025

TESS KWK ist das Folgeprojekt des Forschungsprojekts TESS 2.0, in dem das innovative Power-to-Heat&Power-Speicherkonzept multiTESS (multifunktionaler thermischer Stromspeicher) entwickelt und als Pilotanlage in einem eigenen Gebäude auf dem Gelände des Brainergy Parks Jülich realisiert wurde.

Die Idee des thermischen Stromspeichers ist es, die Beladung des Speichers mittels einer neuartigen elektrischen Heizung aus Netzüberschussstrom der erneuerbaren Energien zu realisieren. Zusätzlich ist es möglich, überschüssige Wärmeenergie aus Industrieprozessen in dem multiTESS zu speichern. Innovativ und einzigartig ist neben der Bereitstellung auch die Speicherung der Hochtemperaturwärme von bis zu 1000 °C. Die gespeicherte Energie kann entweder als grundlastfähige Wärme – das heißt rund um die Uhr von 50 °C bis 1000 °C – oder in bestehende KWK-Anlagen zur bedarfsgerechten Erzeugung von Strom und Wärme abgegeben werden.

Im Projekt TESS KWK wird der multiTESS für den Einsatz in kommunalen Strom- und Wärmenetzen weiterentwickelt und unter Berücksichtigung möglichst realer Betriebsbedingungen für diesen Einsatz optimiert und qualifiziert. Zu diesem Zweck werden ein ausführlicher Versuchsbetrieb an der bestehenden Pilotanlage, eine Konzeptoptimierung und eine Markteinsatzanalyse durchgeführt. Begleitend wird ein digitaler Zwilling der Gesamtanlage erstellt und mithilfe der Versuchsergebnisse validiert. Mit dem digitalen Zwilling kann eine Adaption an verschiedene Einsatzszenarien zügig durchgeführt sowie das Anlagenverhalten bei Konzeptänderungen vorausgesagt werden.

Mit dem Projekt TESS KWK befindet sich das multiTESS-Konzept weiter auf dem Weg zur kommerziellen Realisierung. Durch seine dezentrale und flexible Energiebereitstellung stellt multiTESS einen bisher fehlenden Baustein zur Sicherstellung der CO₂-freien Versorgung mit Strom & Wärme in der Industrie und auch bei der kommunalen Energieversorgung dar. Diese Sektorenkopplung bildet eine Schlüsseltechnologie auf dem Weg zur angestrebten Klimaneutralität.

Näheres kann unter folgendem Link nachgelesen werden: Näheres zu TESS KWK

Projektpartner:innen:

• Dürr AG
• Kraftanlagen Energies & Services GmbH
• Otto Junker GmbH
• Stadtwerke Jülich GmbH

Projektlaufzeit 01.10.2017 - 31.10.2021

Die Speicherung von Hochtemperaturwärme mit anschließender Verstromung in Dampfkraftprozessen ist aus solarthermischen Kraftwerken bekannt. In diesen Anwendungen wird die Hochtemperaturwärme durch konzentrierende Solarkollektoren eingesammelt. Die Idee beim thermischen Stromspeicher ist es, die Beladung des Speichers statt mit Solarenergie mittels eines Power-to-Heat-Konzeptes aus Netzüberschussstrom zu realisieren. Für eine dezentrale und flexible Strom- und Wärmeversorgung wird vom Solar-Institut Jülich das Speicherkonzept multiTESS (multifunktionaler thermischer Stromspeicher) entwickelt. Im Gegensatz zum herkömmlichen Power-to-Heat-Ansatz wird die Wärme im thermischen Stromspeicher von multiTESS als Hochtemperaturwärme bei bis zu 1000 °C gespeichert und kann somit in einem Wärmekraftprozess teilweise wieder rückverstromt werden. Die Multifunktionalität von multiTESS begründet sich in der flexiblen Wahl der Wärmequelle und -senke (vgl. Abbildung 1). Als Wärmequellen können eine elektrische Heizung oder Abwärme genutzt werden. Beim Ausspeichern kann neben Strom auch Wärme auf unterschiedlichen Temperaturniveaus bereitgestellt werden.

Im Projekt TESS 2.0 wird erstmals die Nutzungskette Power-to-Power&Heat des multiTESS-Konzepts in Form einer Pilotanlage abgebildet (vgl. Abbildung 2). Das vom BMWi geförderte Projekt profitiert dabei von den Expertisen der Industriepartner Dürr Systems AG, Kraftanlagen München GmbH und Otto Junker GmbH. Im Fokus stehen dabei die Erzeugung und Prozessführung von 1000 °C heißer Luft, die Speicherung der Hochtemperaturwärme, sowie die Einbindung der Rückverstromung und die Wärmeauskopplung. Für die Erzeugung der Hochtemperaturwärme hat der Projektpartner Otto Junker GmbH ein innovatives Heizungskonzept entwickelt (Stand der Technik: 750 °C). Die Konzeptionierung sowie der Bau des ebenfalls neuartigen Keramikspeichers wurden durch Dürr System AG durchgeführt. Die Detailplanung des Anlagenkonzeptes wurde maßgeblich von der Kraftanlagen München GmbH realisiert. Das Solar-Institut Jülich ist Ideengeber und Initiator des Projektes, fungiert als Projektkoordinator, unterstützt in der Konzeptplanung und führt nach Fertigstellung der Anlage die wissenschaftlichen Untersuchungen durch.

Während der Versuche soll das Betriebsverhalten der einzelnen Komponenten untersucht und deren Prozessführung im Gesamtsystem optimiert werden. Das Ziel des Projekts ist es, aus der Kombination der Einzelkomponenten ein innovatives und primärenergieeinsparendes Gesamtsystem zu realisieren.

Nähere Informationen können Sie hier nachlesen: Näheres

Projektlaufzeit: 01.06.2023 - 31.05.2025

Das Projekt Neutron zielt darauf ab, einen systemischen und integrativen Ansatz für den gesamten Lebenszyklus der Energieerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen in der Stadt Kozani (Griechenland) und Umgebung zu entwickeln, um eine kosteneffiziente Energie für alle bereitzustellen. Ziel ist die Entwicklung einer Demonstrationstechnologie, mit der die Emissionen, die in erster Linie aus dem Gebäudesektor von Kozani und zusätzlich aus Wirtschaftstätigkeiten stammen, bis 2030 vollständig reduziert werden. Das Pilotprojekt basiert auf der Erforschung und Simulation von Technologielösungen, die die Grundsätze der Kreislaufwirtschaft im Energiesektor (z. B. durch Fernwärme, Abfall- und Abwasserbehandlung) einbeziehen. Das Geschäftsmodell, auf dem es basiert, beruht auf drei Grundsätzen:

1. Vorrangige Integration von erneuerbaren Energien in das Energiesystem
2. Maximierung der Produktnutzung
3. Rückgewinnung von Nebenprodukten und Energie aus Abfällen.

Gleichzeitig zeigt das Projekt, wie nachhaltige digitale Technologien zur Unterstützung von Energiegemeinschaften und zur Dekarbonisierung von Gebäuden eingesetzt werden können.

Im Zentrum des Energiekonzepts steht das Green Heat Module (GHM) der Firma Kraftanlagen Energies & Services SE. Das GHM ist ein neuartiger elektrothermischer Hochtemperatur-Energiespeicher, der Energie bei Temperaturen im Bereich von 750 °C bis 1000 °C speichern kann. Er nutzt elektrische Hochtemperatur-Lufterhitzer, um Strom aus verschiedenen Quellen in hochexergetische Wärme umzuwandeln und diese in keramischen Wabensteinen zu speichern. Die gespeicherte Wärme kann zum Antrieb einer ganzen Reihe von thermodynamischen Kreisläufen verwendet werden, einschließlich der Stromerzeugung durch Gas- und Dampfturbinen, die bei Bedarf Wärme und Strom liefern können. Der GHM kann mit Strom aus fluktuierenden erneuerbaren Energiequellen und überschüssigem Strom aus dem öffentlichen Netz gespeist werden und zusätzlich in Zeiträumen ohne ausreichende Verfügbarkeit erneuerbaren Stroms mit einer Biogas-Zufeuerung beladen werden. Der thermische Speicher fungiert als Kompensator für die schwankende Energiebereitstellung und gleicht das Angebot mit der Nachfrage ab. Da die Energie bei hoher Temperatur gespeichert wird, kann das GHM im Verbund mit einer Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) Einheit bedarfsgerecht Strom und Wärmeenergie bereitstellen.

Das integrierte Energiekonzept, das sich auf die GHM konzentriert, vereint daher eine Reihe von einzigartigen Vorteilen:

• Einbindung der erneuerbaren Energieerzeugung in den Wärmesektor
• Energiespeicherfunktion, um von der schwankenden EE-Erzeugung zu profitieren
• Variable Abgabe der Energie als Strom und Wärme nach Bedarf
• Stabilisierung des Übertragungsnetzes durch Puffern von Leistungsspitzen und Erzeugungsausfällen
• Versorgungssicherheit durch die Kombination mehrerer Energiequellen

Projektpartner:

• Municipality of Kozani
• ZEUS Helios Electricity Company
• AUTH: Aristotle University of Thessaloniki
• EYATH: Thessaloniki Water Supply and Sewerage Company
• Solar-Institut Jülich, FH Aachen University of Applied Sciences
• ABB Group Hellas
• Kraftanlagen Energies & Services
• DEYAK: Municipal Water and Sewerage Company of Kozani
• DIADYMA: Solid Waste Management Body for Western Macedonia
• Ergoncell: IT-Consultants
• CERTH: Chemical Process Engineering Research Institute

Gefördert durch:

• Europäische Union

https://www.neutronpilot.com/about