Demonstrator HTS600 versorgt seit über drei Jahren Stadtquartier mit Strom und Wärme
Der im Realeinsatz arbeitende HTS-Demonstrator (HTS600) wurde unter der wissenschaftlichen Leitung der Technischen Hochschule Mittelhessen (THM) im Forschungsprojekt FlexQuartier Gießen aufgebaut. Zusammen mit einem Lithium-Ionen-Batteriespeicher, zwei 20 m³ Warmwasserspeicher und zwei Wärmepumpen bildet der HTS600 das Herzstück des sogenannten Hybridspeichers (Energiezentrale des FlexQuartiers). Während der Beladung werden im HTS bis zu 600 kW Strom mittels integrierter Widerstandsheizelemente in Wärme gewandelt und in keramischen Festkörpern gespeichert. Insgesamt beläuft sich die Speichermasse auf rund 27 Tonnen, wodurch der Speicher über den gesamten nutzbaren Temperaturbereich bis 1.200 °C eine thermische Kapazität von 10 MWh aufweist. Bei Strom- und Wärmebedarf wird die sensible Wärme an einen Luftstrom übertragen, welcher eine Rückverstromungseinheit mit Wärme auf einem Temperaturniveau von bis zu 900 °C betreibt. Die Rückverstromung basiert auf einer extern-beheizten Mikrogasturbine im elektrische Leistungsbereich von 30 kW. Nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) kann bei der Entladung neben dem erzeugten Strom noch bis zu 120 kW nutzbare Wärme, beispielsweise für die Einspeisung ins Fernwärmenetz, bereitgestellt werden.
Seit der erfolgreichen Inbetriebnahme befindet sich der HTS600 nun seit über drei Jahren in intensiver Erprobungsphase. In dieser Zeit sind diverse Versuchsreihen und Stresstests ohne Defekte oder nennenswerte Störungen durchgeführt worden, wobei wesentliche Design-Parameter durch die Versuche bestätigt werden konnten:
Die thermische Kapazität des HTS wurde im Temperaturbereich bis 1.150 °C erfolgreich erprobt und mit einem digitalen Zwilling validiert.
Bei einer mittleren Speichertemperatur von 900 °C beläuft sich die Selbstentladungsrate des HTS auf ca. 3,7 % pro Tag, was den Einsatz auch als Wochenspeicher wirtschaftlich attraktiv macht.
Der gemessene Beladungswirkungsgrad beträgt ca. 96 %.
In Rückverstromungsversuchen kann die gespeicherte Wärme über 45 Stunden genutzt werden, wobei netzdienlicher Strom erzeugt und gleichzeitig Wärme in das Gießener Fernwärmenetz eingespeist wird.
Das Forschungsteam der THM arbeitet aktuell zusammen mit Powerlith an weiteren Optimierungen sowie dem automatisierten Quartiersbetrieb, der noch 2026 geplant ist. Erste Umbaumaßnahmen zur Verbesserung der Wärmeauskopplung und der Rückverstromungseinheit sind kürzlich erfolgreich umgesetzt worden, und erlauben nun einen auf Leistung und Effizienz optimierten Betrieb der Speicheranlage.
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