vgbe energy journal 7 (2022) - International Journal for Generation and Storage of Electricity and Heat

News from Science & Research
Man verwendet Wärme, um eine chemische
Reaktion auszulösen. Dabei entstehen
energiereiche chemische Verbindungen, die
problemlos und ohne Energieverlust monatelang
gelagert werden können. Bei Bedarf
lässt sich dann die chemische Reaktion umkehren,
dabei wird die Energie wieder freigesetzt.
So kann man etwa Abwärme von
Industrieanlagen oder auch Sonnenwärme
im Sommer speichern, um damit den Winter
hindurch Gebäude zu heizen. Die chemische
Reaktion und der dafür speziell entwickelte
Suspensionsreaktor wurden nun patentiert.
Im Sommer speichern,
im Winter nutzen
Es gibt viele Methoden, Energie zu speichern,
doch alle haben ihre Nachteile: Man
kann Batterien aufladen, doch ihre Kapazität
ist begrenzt. Man kann mit elektrischem
Strom Wasserstoff herstellen, doch er kann
nur schwer langfristig gelagert werden. Die
neue Methode der TU Wien beruht auf einem
ganz anderen Prinzip – der Umwandlung
von Wärmeenergie in chemische Energie
und wieder zurück.
„Es gibt unterschiedliche chemische Reaktionen,
die man für diesen Zweck nutzen
kann. Wir verwenden etwa Borsäure, ein
festes Material, das wir mit Öl vermischen“,
erklärt Prof. Franz Winter vom Institut für
Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und
technische Biowissenschaften der TU Wien.
„Diese ölige Suspension kommt in einen Reaktor,
dessen Wand auf eine Temperatur
zwischen 70 °C und 200 °C aufgeheizt wird.“
Viele Prozesse in der Industrie finden in diesem
Temperaturbereich statt, daher ist diese
Methode optimal geeignet, um Abwärme
von Industrieanlagen zu nutzen, die sonst
einfach verlorengehen würde. Man kann
solche Temperaturen aber auch einfach erreichen,
indem man Sonnenlicht bündelt.
Durch die Hitze kommt es zu einer chemischen
Reaktion – so wird etwa Borsäure in
Boroxid umgewandelt, und dabei wird Wasser
freigesetzt. Die ölige Boroxid-Suspension
kann man dann in Tanks lagern. Wenn
man dieser Suspension dann wieder Wasser
zuführt, läuft die chemische Reaktion umgekehrt
ab, und die gespeicherte Wärme
wird wieder freigesetzt.
„Damit ist der Kreislauf geschlossen und
die Suspension kann ein weiteres Mal verwendet
werden“, erklärt Franz Winter. „Im
Labor haben wir gezeigt, dass auf diese Weise
problemlos viele Auf- und Entladungsvorgänge
möglich sind.“
Viele Vorteile gleichzeitig
Die Technologie wurde bereits patentiert,
nun soll noch genauer untersucht werden,
wie sie sich am besten und effizientesten
anwenden lässt. „Für unterschiedliche Anwendungsbereiche
werden unterschiedliche
Reaktorgrößen optimal sein“, sagt Franz
Winter. „Man muss diese Reaktoren immer
als Teil eines Gesamtsystems sehen. Je nachdem,
welche Wärmemengen bei welchen
Temperaturen etwa in einer Industrieanlage
anfallen und welche anderen energietechnischen
Einrichtungen es dort bereits gibt,
muss man den Prozess optimal anpassen.“
Neben Borsäure können auch andere Chemikalien
eingesetzt werden – auch Salzhydrate
wurden untersucht. Borsäure und
Salzhydrate vereinen gleich mehrere Vorteile:
Sie sind kostengünstig und einfach verfügbar,
relativ ungefährlich und über viele
Zyklen hinweg stabil und können beliebig
lange aufbewahrt werden. Die Reaktortechnologie
kann auf industrielle Maßstäbe
hochskaliert werden. Das verwendete Öl
erlaubt optimalen Wärmetransfer und
schützt gleichzeitig den Reaktor während
der Reaktion und die Feststoffe während der
Lagerung.
Einen genauen Wirkungsgrad des Prozesses
kann man derzeit noch nicht angeben –
er wird stark davon abhängen, wie der Speicher
mit anderen Technologien gekoppelt
wird. Der große Vorteil ist, die langfristige
Speichermöglichkeit von Wärmemengen,
die sonst einfach verlorengehen würden,
und deren bedarfsorientierte Nutzung.
„Wir wollen nun, auch gemeinsam mit Industriepartnern,
intensiv an dieser Technologie
weiterforschen“, kündigt Franz Winter
an. „Wir sind überzeugt davon, dass mit
dieser Erfindung ein wichtiger Schritt nach
vorne gelungen ist, der in den nächsten Jahren
auch den Schritt in die industrielle Anwendung
finden wird.“
LL
www.tuwien.at (222341255)
Neue Erdbebenanalysen
stärken die Katastrophenvorsorge
in Europa
(gfz) Im 20. Jahrhundert haben Erdbeben in
Europa mehr als 200.000 Todesopfer gefordert
und Schäden in Höhe von über 250
Milliarden Euro verursacht. Umfassende
Analysen der Erdbebengefährdung und des
Erdbebenrisikos spielen eine bedeutende
Rolle, wenn es darum geht, die Auswirkungen
katastrophaler Erdbeben zu verringern.
Das kürzlich veröffentlichte aktualisierte
Erdbebengefährdungsmodell sowie das erste
Erdbebenrisikomodell für Europa stellen
die Grundlagen bereit, um die Erdbebenprävention
zu stärken und die Bevölkerung widerstandsfähiger
zu machen. Die Modelle
verbessern das Verständnis darüber, wo
starke Erschütterungen am ehesten auftreten
und welche Auswirkungen künftige Erdbeben
in Europa haben werden. Seismologinnen,
Geologen und Ingenieurinnen aus
ganz Europa entwickelten die Modelle, mit
Beteiligung von Mitarbeitenden des Deutschen
GeoForschungsZentrums Potsdam
(GFZ). Die Forschungsarbeiten wurden
durch das Forschungs- und Innovationsprogramm
Horizon 2020 der Europäischen
Union gefördert.
Hintergrund zu
Erdbebengefährdung und -risiko
Erdbeben können weder verhindert noch
genau vorhergesagt werden. Erdbebengefährdungs-
und Erdbebenrisikomodelle ermöglichen
es jedoch, wirksame Vorsorgemaßnahmen
festzuschreiben und damit die
Auswirkungen auf Gebäude und ihre Bewohner
erheblich zu verringern. Die Europäischen
Erdbebengefährdungs- und Erdbebenrisikomodelle
2020 beschreiben, wo
durch Erdbeben ausgelöste Erschütterungen
zu erwarten sind, wie stark und wie
häufig diese auftreten und welche möglichen
Auswirkungen sie auf die bebaute Umwelt
und auf Menschen haben. Zu diesem
Zweck wurden alle den Modellen zugrundeliegenden
Datensätze aktualisiert und harmonisiert
– ein komplexes Unterfangen angesichts
der riesigen Datenmengen und der
stark unterschiedlichen tektonischen Gegebenheiten
in Europa. Eine solche Harmonisierung
ist unabdingbar, um wirksame länderübergreifende
Strategien zur Katastrophenvorsorge
zu etablieren, wie beispielsweise
die Festlegung von Versicherungskonzepten
oder die Bestimmung von zeitgemässen
Bauvorschriften auf europäischer (z. B.
Eurocode 8) und nationaler Ebene. In Europa
beschreibt Eurocode 8 die empfohlenen
Normen für eine erdbebengerechte Bauweise
von Neubauten und für die Ertüchtigung
bestehender Gebäude mit dem Ziel, die Auswirkungen
von Erdbeben einzudämmen.
Das aktualisierte Europäische Erdbebengefährdungsmodell
sowie das neue Erdbebenrisikomodell
sind frei zugänglich inklusive
der ihnen zugrundeliegenden Datensätze.
Erweiterte Datensätze verbessern
das aktualisierte Erdbebengefährdungsmodell
Die Erdbebengefährdung beschreibt potenzielle
Bodenerschütterungen durch
künftige Erdbeben und beruht auf dem Wissen
über vergangene Erdbeben, der Geologie,
Tektonik und den lokalen Bedingungen
an beliebigen Orten in ganz Europa. Das
kürzlich publizierte Europäische Erdbebengefährdungsmodell
2020 (ESHM20) ersetzt
das Vorgängermodell aus dem Jahr 2013.
Die erweiterten Datensätze, welche in die
neue Version des Modells integriert worden
sind, ermöglichen eine umfassendere Beurteilung
der Erdbebengefährdung in Europa.
Diese hat zur Folge, dass die Einschätzungen
vgbe energy journal 7 · 2022 | 27