MgH - Netzwerk Brennstoffzelle NRW
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MgH2 – Wärmespeicherung auf hohem Niveau Max-Planck-Gesellschaft Michael Felderhoff Max-Planck-Institut für Kohlenforschung Mülheim a.d. Ruhr MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT | Michael Felderhoff | SEITE 1 Metallhydride – Materialien mit zwei Gesichtern ! Druck Temperatur Druck, MeH2x + H Me + x H2 Wasserstoffspeicherung Wärmespeicherung H2-Speicherkapazität g wie möglich g so niedrig H2-Speicherkapazität g so hoch wie möglich Wärmemenge so niedrig g wie möglich g MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT Wärmemenge so hoch wie möglich g | Michael Felderhoff | SEITE 2 Wärmespeichermaterialien sensible Wärme [J g-1 K-1] temperature [°C] water 4.19 0 - 100 thermo oil 21 2.1 up to 400 60 KNO3 / 40 NaNO3 1.55 up to 590 concrete 0.9 [J g-1] latente Wärme paraffins p up p to 250 ca. 100 CH3COONa x 3 H2O 265 68 MgCl2 x 6 H2O 167 117 MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT | Michael Felderhoff | SEITE 3 Reversible chemische Reaktionen zur Wärmespeicherung mehr als 500 mögliche Reaktionen sind bekannt ohne Festkörper SO2(l) + ½ O2(g) SO3(l) + 1517 J/g N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) + 2695 J/g CO(g) + 3 H2(g) CH4(g) + H2O(g) + 6053 J/g mit Festkörper Li(s) + ½ H2(g) LiH(s) + 11403 J/g Mg(s) + H2(g) MgH2(s) + 2814 J/g CaO(s) + CO2(g) MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT CaCO3(s) + 1776 J/g | Michael Felderhoff | SEITE 4 Gleichgewichtsdruck von MgH2 MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT | Michael Felderhoff | SEITE 5 Wärmespeicherung mit Metallhydriden Quelle: M. M Felderhoff, Felderhoff B. B Bogdanović, Bogdanović Int. Int J. J Mol. Mol Sci. Sci 2009, 2009 10, 10 235. 235 MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT | Michael Felderhoff | SEITE 6 Andasol - Spanien 500 000 m2 für jedes Solarfeld 50 MW ca. 180 GWh MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT | Michael Felderhoff | SEITE 7 Heat Storage Tank System - Andasol Quelle: ACS Cobra 28 000 Tonnen Salzschmelze für ca. 1000 MWh 1100 Tonnen MgH2 MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT | Michael Felderhoff | SEITE 8 Andasol - Spanien 5000 MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT | Michael Felderhoff | SEITE 9 Nachteile? große g oße H2-Gasmengen Gas e ge müssen üsse „zwischengespeichert“ „ sc e gespe c e t werden e de Bedingungen Arbeitstemperatur 370 – 400 °C Gleichgewichtsdruck bei 370 °C ~ 10 bar 400 °C ~ 20 bar 1100 Tonnen MgH2 desorbieren 1.09 x 106 m3 H2 347 000 m3 Ein Volumen von ca. 100 000 m3 H2 muss in einem Druckbereich von 10 bis 20 bar zwischengespeichert werden. MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT | Michael Felderhoff | SEITE 10 Beton-Wärmespeicher Quelle: D. Laing, Energy Forum, Hannover April 2008 MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT | Michael Felderhoff | SEITE 11 Erdgasspeicherung in Röhren Guteswil /CH length 5500 m diameter 1.5 m volume 10000 m3 max. pressure 70 bar storable gas 700000 m3 MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT | Michael Felderhoff | SEITE 12 Wasserstoff-Pipeline NRW Gesamtlänge ca. 240 km Betriebsdruck 25 bar 40 000 m3 H2 h-1 Gasmenge ca. ca 500 000 m3 Quelle: M. Fischedick,, A. Pastowski: Fuel Provision for Early Q y Market Applications, pp , S. 163,, in: Hydrogen and Fuel Cells, ed. D. Stolten, 2010, Wiley-VCH Verlag GmbH&Co. KgaA Weinheim MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT | Michael Felderhoff | SEITE 13 Wasserstoff-Pipeline Leuna Gesamtlänge ca. 135 km Q ll M Quelle: M. W Weber b in i Hydrogen H d Technology, T h l 2008 MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT | Michael Felderhoff | SEITE 14 Adele adiabatischer Druckluftspeicher Text Speicherkapazität ca. 1000 MWh Wärmespeicherung sensible Wärme 600 °C, 100 bar Quelle: RWE Power, Roland Marquardt, 6.5.2010 MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT | Michael Felderhoff | SEITE 15 FAZIT Hochtemperaturmetallhydride p y - bes besitzen t e e extrem t e hohe o e Speicherdichten Spe c e d c te - können als Lang- oder Kurzzeitwärmespeicher genutzt werden - arbeiten in einem Temperaturniveau von 300 – 450 °C (MgH2) - sind ind langzeitstabil l ng eit t bil - sind für die Nutzung diskontinuierlicher Wärme geeignet (z.B. Gießerei) - können bei der Entkopplung von Strom- und Wärmebedarf helfen Wi (MPI und Wir d IUTA) suchen h Partner P t für fü ein i Demonstrationsprojekt! D t ti j kt! MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT | Michael Felderhoff | SEITE 16
