Optionen zur Integration von Hochtemperaturspeichern in der zentralen Kraft-Wärme-Kopplung in Chemieparks zur Einbindung erneuerbarer Energien

Abstract

Eine grundlegende Herausforderung der deutschen Energiewende ist die zukünftige Energieversorgung von Industrie- und Chemieparks auf Basis erneuerbarer Energien. Der Energiebedarf eines Chemieparks mit einem Drittel Strom und zwei Dritteln Wärme als grobe Schätzung wird derzeit in der Regel durch ein wärmegeführtes fossil befeuertes KWK-Kraftwerk gedeckt. Beim Bezug und Verkauf von Strom ins Netz kann es aufgrund des wärmegeführten Betriebs bereits heute zu einer energiewirtschaftlich ungünstigen Betriebsweise kommen die sich mit zunehmendem Ausbau von volatilem Wind- und PV-Strom noch verstärken wird. Da die zuverlässige Energieversorgung aller Nutzer und Anlagen im Vordergrund steht, können durch das Einbeziehen von Speichern fluktuierende erneuerbare Energiequellen genutzt werden. In diesem Beitrag werden Energieversorgungs-konzepte ohne Anpassung der Industrieparkinfrastruktur oder der Prozesse selbst vorgestellt und der Einsatz von Hochtemperatur-Wärmespeichertechnologien wie Flüssigsalz sowie Power-to-Heat (PtH) in der zentralen KWK-Versorgungsinfrastruktur vorgeschlagen. Ziel dieser Studie ist es, die wesentlichen Möglichkeiten der Integration von thermischen Energiespeichern (TES) in ein zukünftiges Energieversorgungssystem für einen Industriepark in Deutschland zu identifizieren. Es soll gezeigt werden, wie die Flexibilität eines Versorgungsunternehmens erhöht werden kann, um weitere Einnahmen aus der Teilnahme am Energiemarkt zu generieren. Für diese Aufgabe werden verschiedene Konzepte vorgeschlagen und geeignete TES-Technologien identifiziert. Dabei werden die Vorteile für den Energieversorger hinsichtlich Erlösmöglichkeiten am Strommarkt, sowie die Integration und Verstetigung von erneuerbarer Energien für Chemieparks hervorgehoben. Abschließend wird ein Überblick über prinzipielle technische Konzepte mit zusätzlichen Hochtemperatur-TES- und PtH-Komponenten für die Energieversorgung von Industrie- oder Chemieparks in Deutschland qualitativ präsentiert. Im Beitrag wird qualitativ aufgezeigt, wie sich die Flexibilität und die Laufzeit der KWK-Anlage in der Versorgungsinfrastruktur der chemischen Industrie durch den Einsatz von thermischen Hochtemperaturspeichern steigern lassen.