Inhalt des Dokuments
Thermochemische Energiespeicherung zur Bereitstellung von Strom, Wärme und Kälte: Der Lamm-Honigmann-Prozess
- Honigmann-Lokomotive aus dem 19. Jhd., modifiziert aus: Mähr, Vergessene Erfindungen
[1]
- © TU Berlin
Forschungsziel ist die
Entwicklung und Untersuchung eines thermochemischen Energiespeichers,
welcher wahlweise mit Wärme oder mechanischer Arbeit beladen wird.
Die Energie wird anschließend zu einem gewünschten Zeitpunkt wieder
in Form von Wärme, Kälte oder Strom dem Nutzer zur Verfügung
gestellt. Der Speicher soll einen Baustein einer modularen
Energieversorgung darstellen, welcher auch eine optimierte Nutzung von
zeitlich schwankenden regenerativen Energiequellen oder Abwärme
ermöglicht.
Das Grundprinzip des Prozesses beruht auf der
Dampfdruckerniedrigung einer konzentrierten Lösung oder eines
Adsorbats im Vergleich zum reinen Arbeitsfluid. Darauf aufbauend wurde
im Jahre 1883 der sogenannte „Honigmann-Prozess“ erfunden und zum
Patent angemeldet. Aufgrund der heute stark veränderten
Rahmenbedingungen scheint eine Neubewertung dieses Prozesses sehr
vielversprechend. Konzentrierte Lösung (damals Natronlauge) wird
thermisch mit einem Wassertank (oder einem anderen geeigneten
Arbeitsfluid) verbunden. Die Wärme der heißen Lösung verdampft
Wasser im Wassertank. Dieser Wasserdampf bei erhöhtem Druck wird in
einer Expansionsmaschine entspannt und leistet mechanische Arbeit.
Diese Arbeit stellt den Nutzen dar. Anschließend wird der Dampf in
die konzentrierte Lösung geleitet, wo er absorbiert wird. Die dadurch
frei werdende Absorptionswärme verdampft wiederum mehr Wasser im
Tank. Im Verlauf des Prozesses wird die Lösung immer stärker
verdünnt, so dass die Dampfdruckabsenkung abnimmt und der Dampf
weniger Arbeit leisten kann. Die Lösung muss nun wieder regeneriert
werden – dies ist der Vorgang, bei dem der Speicher „beladen“
wird. Technisch kann dies entweder durch Zufuhr von Wärme oder mit
Hilfe eines Kompressors oder auch durch Elektrolyse erfolgen.
Der Prozess kann mit allen bekannten Materialien zur Ab- und
Adsorption und mit Hilfe von monovarianten chemischen Reaktionen
durchgeführt werden.
Projektziel ist Schaffung einer
theoretischen Basis für Honigmann-Prozesse und experimentelle
Verifikation und Demonstration. Zunächst wird eine Versuchsanlage mit
einem gut bekannten Arbeitsstoffpaar (LiBr/Wasser) gebaut und
experimentell charakterisiert. Parallel werden theoretische
Untersuchungen zu Betriebsgrenzen und -führung sowie Prozessvarianten
durchgeführt. Außerdem werden Prozesskenngrößen definiert und ein
mathematisch-physikalisches Modell für die Untersuchung von
Regelungsstrategien entwickelt.
Das Projekt wurde bisher von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und der KSB-Stiftung gefördert. Im Juli 2020 startet ein neues Forschungsvorhaben mit dem Kooperationspartner Spilling GmbH, gefördert durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt.
Fotos der Versuchsanlage
- Versuchsanlage
[2]
- © Philipp Arnoldt (Fotograf)
- Verdampfer und Absorber der Anlage
[3]
- © Philipp Arnoldt (Fotograf)
Im Rahmen des Projektes entstandene Dissertationen
2019, Anna Jahnke - Untersuchung des Honigmann-Prozesses zur thermochemischen Energiespeicherung [5]
Ansprechpartnerinnen
Elisabeth Thiele+49 (0)30 314-25315
Raum KT103
E-Mail-Anfrage [6]
Webseite [7]
+49 (0)30 314-25315
Raum KT 103
E-Mail-Anfrage [8]
Webseite
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