DE202021001986U1

DE202021001986U1 - Heizsystem mit thermochemischen Energiespeichermaterialien

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Publication number: DE202021001986U1
Application number: DE202021001986.3U
Authority: DE
Original assignee: Enerma Ges Fuer Energiedienstleistungen Mbh; Enerma Gesellschaft Fuer Energiedienstleistungen Mbh
Current assignee: Enerma Ges Fuer Energiedienstleistungen Mbh; Enerma Gesellschaft Fuer Energiedienstleistungen Mbh
Priority date: 2020-06-12
Filing date: 2021-06-07
Publication date: 2021-09-14
Anticipated expiration: 2031-06-08
Also published as: DE102020003530B3

Abstract

Heizsystem 1 zur Nutzung von Abwärme für Heizwecke basierend auf mindestens drei gasdicht verschließbaren, gegen Umwelteinflüsse inertisierten Behältnissen 32, 70, 36 gefüllt mit einer Schüttung aus thermochemischem Energiespeichermaterial, eingefasst in ein stabilisierendes, poröses Hüllmaterial, 33, wobei über eine Fördervorrichtung 72 dem Behältnis 70 ein Fluid zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dassa. die Abwärme in Form eines heißen Fluidstroms 26 im Behältnis 32 dem Energiespeichermaterial 33 zugeführt und dort durch eine endotherme Reaktion in Form von Reaktionswärme gespeichert wird,b. das Behältnis 32 nach der Energiespeicherung durch ein inertes Fluid 35, bereitgestellt durch die Inertisierungsvorrichtung 27, inertisiert wird,c. das Behältnis 32 dann mit der gespeicherten Energie direkt 52 oder über eine Lagerung 5 zur Heizwärmebereitstellung 8 transportiert 40, 60 wird,d. die im Energiespeichermaterial 33 gespeicherte Reaktionswärme durch Zufuhr von Wasser/Wasserdampf 74 und einem Fluidstrom 73 als Wärmeträger durch eine exotherme Reaktion in Form von fühlbarer Wärme direkt oder über einen Wärmeübertrager 82 zur Wärmeversorgung eines Wärmeverbrauchers 85 nutzbar ist,e. das Behältnis 70 nach der Abgabe der gespeicherten Energie direkt 53 oder über eine Lagerung 5 zur Abwärmequelle 2 transportiert 61, 41 wird.f. die Partikelgrößenverteilung in der Schüttung aus Energiespeichermaterial 33 einstellbar ist,g. die Behältnisse 32, 70 über Einbauten verfügen können, die eine bessere Verteilung der jeweils zugeführten Fluide 26, 35, 73, 74 in der Schüttung aus Energiespeichermaterial 33 ermöglichen,h. eine Öffnung des Behältnisses 32 gebildet wird durch eine Anschlussvorrichtung 31 über die alle für die endotherme Reaktion und die Inertisierung erforderlichen Fluidströme 26, 35 zuführbar sind und die eine Regel- oder Steuervorrichtung mit Sensorik zur Beeinflussung der endothermen Reaktion und der Inertisierung des Energiespeichermaterials 33 umfassen kann und die weitere Öffnung gebildet wird durch eine Anschlussvorrichtung 30 über die alle Fluide das Behältnis 32 verlassen können,i. eine Öffnung des Behältnisses 70 gebildet wird durch die Anschlussvorrichtung 31 über die die bei der exotherme Reaktion freiwerdende Reaktionswärme in Form von fühlbarer Wärme durch den Fluidstrom 70 abführbar ist und die eine Regel- oder Steuervorrichtung mit Sensorik zur Beeinflussung der exothermen Reaktion durch Beeinflussung der Masse des zugeführten Fluidstrom 74 im Energiespeichermaterial 33 umfassen kann und die weitere Öffnung gebildet wird durch eine Anschlussvorrichtung 30 über die alle erforderlichen Fluide 72, 74 dem Behältnis 70 zugeführt werden.j. in einem Behältnis 36 Energiespeichermaterial vorgewärmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Heizsystem zur Nutzung von Abwärme für Heizzwecke unter Einbindung von thermochemischen Energiespeichermaterialien gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art. Ziel dabei ist es, die Bereitstellung der Heizwärme örtlich und zeitlich vom Anfall der, ggf. auch diskontinuierlich, freigesetzten Abwärme, die zurzeit überwiegend an die Umgebung abgeführt wird, zu entkoppeln und das Material zur thermochemischen Energiespeicherung in einem Behältnis einerseits dergestalt inert einzubinden, dass eine vorzeitige Energie-/Wärmefreisetzung durch die Reaktion des Energiespeichermaterials mit eindringenden Fremdsubstanzen verhindert und das Behältnis mit dem Energiespeichermaterial beliebig lange gelagert werden kann und andererseits die beim Beladen des Energiespeichermaterials im Behältnis durch Abwärme anfallende Fortwärme zur Vorwärmung von Energiespeichermaterial in einem anderen Behältnisses genutzt wird. Das Heizsystem soll die im Markt befindlichen, fossil gefeuerten Heizsysteme ablösen oder ergänzen und dadurch einen deutlichen Beitrag zur Reduzierung der Kohlendioxidfreisetzungen leisten.
Energiespeichermaterialien, die Energie in Form von Reaktionswärme binden können, sind seit langem bekannt. Die bekannteste Stoffpaarung ist hier Calciumhydroxid (Ca(OH)₂) und Calciumoxid (CaO). Durch Zufuhr von Wärme, bspw. durch die Durchströmung mit heißer Luft, wird Ca(OH)₂ unter Wasserdampffreisetzung in CaO umgewandelt; dafür muss die partialdruckabhängige Onset-Temperatur der Reaktion überschritten und die Reaktionswärme in Höhe von rd. 104 kJ/mol zugeführt werden. Das CaO kann dann zu einem anderen Zeitpunkt und an einem anderen Ort durch Zufuhr von Wasser/Wasserdampf wieder in Ca(OH)₂ umgewandelt werden; dabei wird die vormals zugeführte Reaktionswärme wieder frei und kann dann thermisch genutzt werden. So wird in DE 10 2018 131 408 A1 ein thermochemisches Wärmespeichermaterial in Form eines Granulats beschrieben, das aus einem Kern aus reaktivem Speichermaterial und einer Hülle, wobei die Hülle erhalten wird durch in Kontakt bringen des reaktiven Speichermaterials mit einem Additiv und anschließender thermischer Behandlung, besteht sowie ein zugehöriges Herstellungsverfahren vorgestellt, d.h. das reaktive Speichermaterial wird mit einer Beschichtung aus einem energieintensiv erzeugten nanostrukturierten Hüllmaterial versehen, wobei dieses Hüllmaterial mit dem Speichermaterial über mehrere Zyklen (Beladen/Entladen) reagiert und sich dadurch an der Grenzschicht stabile Reaktionsprodukte bilden, die erst dafür sorgen, dass das Granulat über einen längeren Zeitraum stabil bleibt und nicht pulverisiert. Bei der Reaktion entstehen zudem Risse im Hüllmaterial, die es erst ermöglichen, dass Wasser bzw. Wasserdampf an das Speichermaterial gelangen kann.
Bekannt ist auch, dass das Hüllmaterial aus einer gesinterten Tonschicht bestehen kann, die eine ausreichende Porosität aufweist, so dass Wasser/Wasserdampf an das Wärmspeichermaterial gelangen und reagieren kann, dabei verändert sich das Volumen des Speichermaterials und wird durch mehrere Zyklen von Beladen und Entladen pulverisiert. Erst durch die stabile poröse Tonschicht kann das Wärmespeichermaterial mehrere Zyklen genutzt werden.
In DE 10 2016 217 090 A1 wird ein Verfahren und System zum Speichern und Rückgewinnen von Wärmeenergie mit thermochemischen Energiespeichern in einer Energieerzeugungsanlage vorgestellt. Hier wird die Wärmeenergie gespeichert, um sie zu einem späteren Zeitpunkt in elektrische Energie zu konvertieren. Die rückgewonnene Wärmeenergie kann zudem einerseits wieder der Wärmequelle zur Verfügung gestellt werden. Andererseits kann die rückgewonnene Wärmeenergie mittels einer Turbine in elektrische Energie konvertiert werden. Das beschriebene Verfahren basiert auf der Idee, dass Wärmeenergie, auch Abwärme, in einer Energieerzeugungsanlage oder an einer separaten Stelle wie bspw. in einer Lagerhalle gespeichert werden kann. Diese Erfindung befasst sich also auch mit der zeitlich und örtlich entkoppelten Speicherung von Wärmeenergie in einem Wärmebereitstellungsprozess.
DE 10 2009 052 304 A1 befasst sich mit einem thermochemischen Wärmespeicher zur Aufnahme, Umwandlung, Speicherung und Abgabe von Reaktionswärme durch reversible Umsetzung eines ersten partikulären zu einem zweiten partikulären Feststoff und einem Reaktionsfluid, wobei der Wärmespeicher einen Reaktionsraum, eine hieran angeschlossene Reaktionsfluidleitung und einen Wärmetauscher aufweist, über den mittels einer externen Energiequelle oder eines Verbrauchers Energie zu- oder abgeführt werden kann. Das Besondere ist, dass an den Reaktionsraum zwei Feststoffbehälter zur jeweiligen Aufnahme der partikulären Feststoffe angeschlossen sind und zumindest eine Feststofffördereinrichtung vorgesehen ist, um die partikulären Feststoffe zwischen Reaktionsraum und den Feststoffbehältern zu fördern. Kennzeichnend ist also ein Heizsystem, basierend auf zwei Feststoffbehältern mit verschiedenen Speichermaterialien, die mit einer Feststofffördereinrichtung verbunden sind.
DE 10 2014 222 839 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung, wobei eine Speicherung und/oder Bereitstellung von Wärme in und/oder aus einer integrierten Wärmespeichereinheit in Abhängigkeit einer Leistungsanforderung erfolgt. Diese Wärmespeichereinheit umfasst mindestens einen thermochemischen Wärmespeicher und/oder mindestens einen Latent-Wärmespeicher. Die aus dem Wärmespeicher bereitgestellte Wärme kann dann mittels eines Heiz-Wärmetauschers beispielsweise zum Aufwärmen von Brauch- und/oder Heizwasser, genutzt werden. Ziel des vorgeschlagenen Verfahrens in dieser Schrift ist die Verbesserung des Jahresnutzungsgrads der Brennstoffzellenvorrichtung.
WO 002014173572 A2 ist ein Kraftwerksystem beschrieben, dass eine ortsgebundene Wärmeerzeugungseinheit zur Bereitstellung von thermischer Energie umfasst, einen Wasser-Dampf-Kreislauf , der mit der Wärmeerzeugungseinheit wärmetechnisch verbunden ist, ferner umfasst es eine Stromerzeugungseinrichtung, die durch die in dem Wasser-Dampf-Kreislauf geführte thermische Energie zur Stromerzeugung mit Energie versorgt werden kann, sowie einen thermochemischen Speicher, der mit dem Wasser-Dampf-Kreislauf ebenfalls wärmetechnische verbunden ist, wobei der thermochemische Speicher mit einer Abgasleitung der Wärmeerzeugungseinheit wärmetechnisch verbunden ist, und wobei der thermochemische Speicher zwei Behältnisse aufweist die fluidtechnisch miteinander verbunden sind, wobei in einem ersten Behältnis ein thermochemisches Speichermaterial angeordnet ist, und wobei das erste Behältnis durch thermisch konditioniertes Abgas der Wärmeerzeugungseinheit mit Wärme versorgt werden kann, und wobei das zweite Behältnis mit einem Wärmeübertrager wärmetechnisch verbunden ist, über welchen das zweite Behältnis mit Niedertemperaturwärme mit einem Temperaturniveau von höchsten 150 ° C versorgt werden kann.
DE 10 2018 202 646 A1 betrifft Behälter zur Aufnahme, vorzugsweise zum Transport, eines erwärmten oder zu erwärmenden partikelförmigen Feststoffmediums, mit einer Kammer und mit mindestens einem Einlass in die Kammer, über den das partikelförmige Feststoffmedium der Kammer zuführbar ist, wobei in der Kammer ein oder mehrere Festkörper mit mehreren Kanälen angeordnet ist oder mehrere Festkörper mehrere Kanäle bilden, wobei die Kanäle einen an Partikel des partikelförmigen Feststoffmediums angepassten Querschnitt aufweist und wobei die Kanäle jeweils zumindest ein zu der Kammerumgebung des Festkörpers offenes erstes Ende aufweisen, durch das Partikel des partikelförmigen Feststoffmediums zumindest teilweise in die Kanäle eindringbar sind.
DE 000003 130 671 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erhöhung der Temperatur von gasförmigem, inertem Trägermedium beim Abziehen von Nutzwärme aus einem mittels Wassersorption arbeitenden Speichermedium. Bei diesem Verfahren wird die Restwärme des Trägermediums nach dem Abziehen der Nutzwärme zur Temperaturerhöhung von Wasser ausgenutzt und dieses Wasser mit höherer Temperatur zur vollständigen oder weitgehend vollständigen Befeuchtung und Temperaturerhöhung des Trägermediums vor dessen Einleiten in das Speichermedium verwendet. Dieses Verfahren ist besondere bei dem Abziehen von Nutzwärme aus dem Speichermedium zur kalten Jahreszeit geeignet.
In DE 10 2016 121 769 A1 wird eine Anlage zur additiven Herstellung dreidimensionaler Objekte vorgestellt; sie besteht aus einer oder mehreren Arbeitsstationen, die zur Durchführung wenigstens eines Arbeitsvorgangs im Rahmen der additiven Herstellung dreidimensionaler Objekte eingerichtet sind. Sie besteht ferner aus wenigstens einer frei positionierbare mobile Lagereinheit, die eine regalartige Lagereinrichtung umfasst, die wenigstens einen Lagerraum umfasst, der zur Lagerung wenigstens eines Pulvermoduls, insbesondere zum Zwecke der Beförderung des Pulvermoduls zwischen unterschiedlichen Arbeitsstationen der Anlage, eingerichtet ist, und aus wenigstens einer fahrerlosen frei bewegbaren mobilen Fördereinheit, die über eine Aufnahmeeinrichtung verfügt, die zur Aufnahme wenigstens einer mobilen Lagereinheit zum Zwecke der Beförderung der Lagereinheit zwischen unterschiedlichen Arbeitsstationen der Anlage eingerichtet ist.
Nachteilig bei dem vorbekannten Stand der Technik ist es, dass die Einbindung eines thermochemischen Speichers innerhalb einer örtlich zusammenhängenden Anlage erfolgt oder verfahrenstechnisch aufwändig zwei Speicherbehälter vorgesehen sind. Verfahrenskonzepte zur Lagerung von Energiespeichermaterialien sind ebenfalls bekannt. Es gibt jedoch keine Vorschläge für eine technische Lösung für ein Heizsystem im Hinblick auf eine zeitlich und örtlich getrennte Nutzung von Abwärme und Bereitstellung von Heizwärme unter besonderer Berücksichtigung einer längeren Speichermateriallagerung oder eines längeren Transportweges des Speichermaterials unter Umgebungsbedingungen. Bei den vorherrschenden Umgebungsbedingungen in Deutschland ist das Speichermaterial in einem nicht gasdichten verschlossenen Speicherbehälter, über dessen Charakteristika im Stand der Technik keine Angaben zu finden sind, permanent feuchter Luft ausgesetzt. Durch den in der Luft enthaltenen Wasserdampf und durch das enthaltene Kohlenstoffdioxid würde über einen längeren Zeitraum eine exotherme Reaktion ablaufen und damit die Reaktionswärme ungewollt freigesetzt, bspw. CaO mit H₂O zu Ca(OH)₂ bzw. mit CO₂ zu CaCO₃. Durch diese Speicherentladung während der Lagerung oder des Transportes wäre eine Bereitstellung von Heizwärme extrem zeitverzögert, also Speichern von Energie im Sommer und Entspeichern im Winter, nicht mehr oder nur noch unzureichend möglich.
Ferner ist es ebenfalls nachteilig, wie beschrieben, dass das Wärmespeichermaterial mit zunehmender Dauer bzw. Betriebszyklen pulverisiert und nicht mehr verwendet werden kann. Es sei denn, es wird in eine kostenintensive gebrannte und poröse Tonschicht oder eine energieintensiv hergestellte Nanostruktur eingelagert. Ein weiterer Nachteil nach dem Stand der Technik ist es, dass beim Beladen des Energiespeichermaterials durch einen heißen Wärmeträgerstrom zwar die endotherme Reaktion von Ca(OH)₂ zu CaO und H₂O versorgt wird, dass aber ein hoher Anteil des Energiegehalts im Wärmeträger das Behältnis mit dem Energiespeichermaterial ungenutzt verlässt. Die entsprechende Reaktionstemperatur liegt zwischen rd. 450 und 520 °C.
Weiterhin ist im Stand der Technik nicht näher spezifiziert, wie dem Energiespeichermaterial das Reaktionsmittel Wasser optimal zugeführt werden kann. In gasförmiger Weise, also in Form von Wasserdampf, stellt es kein Problem dar, da Wasserdampf sich in der Schüttung des Energiespeichermaterials gut verteilen lässt. Wasserdampf hat aber den Nachteil, dass er beim Wärmeverbraucher erst energieintensiv erzeugt werden muss, während flüssiges Wasser ohne Energieaufwand direkt genutzt werden kann, was sich aber in der Schüttung schlechter verteilen lässt. Der optimale Zugang des Wassers zum Energiespeichermaterial ist eine Grundvoraussetzung, um dann einen konstanten reproduzierbaren Energiestrom aus dem Speicherbehältnis geregelt zur Wärmeversorgung entnehmen zu können.
Ferner ist nach dem Stand der Technik nicht bekannt, dass der noch warme Abluftstrom aus einem Behältnis, in dem das Energiespeichermaterial beladen wird, noch zur Vorwärmung eines anderen Behältnisses mit noch unbeladenem Energiespeichermaterial nutzbar ist, um damit die Energieeffizienz bei der Abwärmenutzung zu erhöhen.
Es wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Speicherbehälter mit dem thermochemischen Energiespeichermaterial nach der Beladung und der Entladung durch ein Fluid inertisiert wird, so dass das Speichermaterial weder feuchter Luft noch Kohlenstoffdioxid ausgesetzt wird bzw. nur noch einer definierte Menge dieser Substanzen im Behältnis ausgesetzt wird, so dass nur eine geringer, zu vernachlässigende Rückreaktion des Speichermaterials auftritt. Die ungewollte Rückreaktion des Speichermaterials über den Verlauf der Speicherperiode tritt, wenn überhaupt nur in vernachlässigbarem Maße auf.
Eine Aufgabe besteht also darin, am Ort der Abwärmenutzung und der Heizwärmebereitstellung und/oder ggf. am Ort der Lagerung der materialgefüllten Speicherbehälter und/oder auf dem Transportweg eine technische Lösung für die Inertisierung des Speicherbehälters nach der Beladung bzw. der Entladung zu entwickeln.
Ferner besteht eine Aufgabe darin, die Energieeffizienz des Heizsystems durch ein verbessertes Wärmemanagement zu optimieren. Dies kann bspw. dadurch erfolgen, dass die bei der Speicherbeladung anfallende Abluft mit dem Wasserdampf aus der endothermen Reaktion des Speichermaterials in einem anderen Prozess genutzt wird oder zur Vorwärmung eines anderen zu beladenden Speichers verwendet wird. Sollte die Abwärme bei der Speicherbeladung zur Vorwärmung eines zweiten Speichers eingesetzt werden, so ist sinnigerweise durch eine Taupunktregelung oder ähnliches in Abhängigkeit des Wasserdampfpartialdrucks eine Kondensation von Wasserdampf im vorzuwärmenden Speicher sicher zu verhindern.
Eine weitere Aufgabe ist, dass das neue Heizsystem so zu konzipieren, dass einerseits ein vorhandenes Heizsystem beim Anwender vollständig ersetzt oder es andererseits in ein vorhandenes Heizsystem integriert wird mit dem Ziel, den fossilen Brennstoffverbrauch, und damit die Kohlenstoffdioxidemissionen, und/oder den elektrischen Energieverbrauch zu senken, dabei ist die Wasserzugabe in das Speicherbehältnis, und damit die Wärmeabgabe an den Wärmeverbraucher, bedarfsabhängig zu regeln . Das erfindungsgemäße Heizsystem eignet sich in optimaler Weise besonders zur Einbindung in eine hybride Wärmepumpen-Heizanlage, die, dem Fachmann bekannt, aus einer elektrisch betriebenen Wärmepumpe in Kombination mit mindestens einem weiteren primären Wärmeerzeuger besteht. Hierbei kann das erfindungsgemäße Heizsystem die Wärmepumpen-Heizanlage oberhalb des Bivalenzpunkts nach DIN EN 14825 bei der Bereitstellung der Heizenergie unterstützen, indem es entweder oberhalb des Bivalenzpunkts in Parallel- oder Serienbetrieb eingebunden wird, oder es unterhalb des Bivalenzpunkts die alleinige Heizwärmeversorgung, im Sinne einer Spitzenlastabdeckung übernimmt, oder die Wärme aus dem Speicherbehältnis genutzt wird, um dem Verdampfer der Wärmepumpe immer einen warmen Luftstrom mit einer Temperatur oberhalb des Bivalenzpunktes zur Verfügung zu stellen, d.h. die Wärmepumpe kann immer unabhängig von der Umgebungstemperatur im ökologisch sinnvoll genutzt werden, also mit einer Primärenergieausnutzung, die größer gleich bei einem fossil gefeuerten Heizsystem ist.
Eine zusätzliche Aufgabe ist es, ein Energiespeichermaterial zu kreieren, das weder energieintensiv noch kostenintensiv hergestellt werden muss, und das nach der Nutzung in optimaler Wiese entsorgt werden kann, besser noch in einem anderen Prozess als Einsatzmaterial stofflich verwertet werden kann.
Grundlage der Aufgabenlösung ist es, dass die Partikel des Energiespeichermaterials so modifiziert werden, dass sie auch während der Änderung des molaren Volumens, die mit der Be- und Entladereaktion einhergeht, ihre strukturelle bzw. morphologische Integrität behalten, so dass durch die gezielte Einstellung der Schüttdichte durch das verwendete Korngrößenband ein optimaler Masse- und Wärmetransport während der Be- und Entladung bei gleichzeitig höchstmöglicher Speicherkapazität sichergestellt ist. Dies ist von besonderer Bedeutung, da folgender Zielkonflikt besteht: Die Durch-Strömung der Partikelschüttung mit dem Reaktionsmittel ist umso besser, je höher die Porosität ist, allerdings sinkt dann die Wärmeleitfähigkeit und das Speichervermögen des Materials, da immer weniger Masse in der Schüttung vorhanden ist. Sinkt die Porosität, so ist zwar mehr Speichermaterial in der Schüttung und die Wärmeleitfähigkeit steigt, aber das Reaktionsmittel gelangt kaum noch zum Speichermaterial, außerdem steigt der Druckverlust überproportional, und damit die Betriebskosten, an. Für das Energiespeichermaterial wird ein Hüllmaterial aus Ton vorgeschlagen, der nicht gebrannt wird. Auch hier reagiert der Ton an der Grenzschicht mit dem Energiespeichermaterial, wodurch sich einerseits eine stabile Struktur ergibt, andererseits im Ton Risse entstehen, so dass der Zugang des Reaktionsmittels zum Energiespeichermaterial gewährleistet ist. Die Stabilität der Struktur der generierten Partikel aus ungebranntem Ton und Energiespeichermaterial mag zwar nicht so stabil wie nach dem Stand der Technik sein, allerdings lassen sich die Partikel einer solchen Schüttung einfacher herstellen, da der Ton nicht gebrannt werden muss. Vorteilhaft bei der Konzeption eines solchen Energiespeichermaterials, bei dem die thermochemischen Speicherpartikel mit ungebranntem Ton umhüllt sind, ist, dass dieses Material, wenn für die thermochemische Wärmespeicherung nicht mehr verwendbar, direkt in der Zementindustrie eingesetzt wird. Derartige Materialien werden ohnehin in der Zementindustrie benötigt. D.h. bei dem hier vorgeschlagenen. Verfahren bzw. Heizsystem wird diese eingesetzte Materialkombination verwendet, um Abwärme für Heizzwecke nutzen zu können. Damit leistet das vorgeschlagene Verfahren bzw. Heizsystem einen substantiellen Beitrag zur Reduzierung der Kohlenstoffdioxidemissionen, und den beteiligten Unternehmen können entsprechende Kohlenstoffdioxidemissionsgutschriften angerechnet werden. Typischerweise werden die Partikel mehrfach zykliert; dies kann solange erfolgen, bis das Material nicht mehr die strukturelle bzw. morphologische Integrität aufweist, und erst dann würde es vollständig für die Zementproduktion „entsorgt“ bzw. recycelt.
Das Energiespeichermaterial, bspw. Kalkstein oder Kalkhydrat, wird bspw. granuliert, dabei wird ein bestimmtes Korngrößenband derart eingestellt, dass die Wärmeein- und -auskopplung im Hinblick auf das optimale Speichervermögen des Materials in der späteren Anwendung beeinflussbar ist. Das angestrebte Korngrößenband liegt vorzugsweise in einem Partikelgrößenbereich von 5 µm und 10 mm. Das granulierte Energiespeichermaterial wird im Anschluss in einer geeigneten Vorrichtung, bspw. ein Tellermischer, mit einer Tonschicht umhüllt. Damit ist es für den Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren / Heizsystem geeignet; die gleichen Materialien sind ansonsten Rohstoffe für die Zementproduktion. Das granulierte Energiespeichermaterial mit der Hüllschicht aus ungebranntem Ton wird als Schüttung in ein gasdicht verschließbares Behältnis eingefüllt, das je nach Anwendung in verschiedenen Speichervolumina ausgeführt sein kann. Dieses Behältnis verfügt über zumindest zwei absperrbare Rohrleitungsanschlüsse, über die Fluide zu- und abgeführt werden können. Sowohl bei der endothermen Reaktion zum Einspeichern von Energie als auch zum Auslösen der exothermen Reaktion wird in zumindest einen Rohrleitungsanschluss Fluid zu- und über zumindest einen weiteren Rohrleitungsanschluss Fluid abgeführt. Ferner kann dieses Behältnis über Einbauten verfügen, die eine Verbesserung der Fluidzuführung zum Energiespeichermaterial ermöglichen, bspw. perforierte Rohrleitungen. Die zugeführten Fluide können als Wärmeträger und/oder Reaktionsmittel dienen. So kann bspw. ein heißer Luftstrom, erzeugt bspw. durch eine industrielle Abwärmequelle, zugeführt werden, wobei hierdurch Wasser aus dem Energiespeichermaterial, bspw. Ca(OH)₂, ausgetrieben und CaO gebildet wird. Um eine Rückreaktion mit der Luftfeuchte bzw. dem Kohlenstoffdioxid der Luft mit CaO zu vermeiden, wird das Behältnis mit einen Wasser- und Kohlenstoffdioxidfreiem Fluid, bspw. trockener Luft oder Stickstoff, geflutet und dann gasdicht abgesperrt. Während aus dem Energiespeichermaterial Wasser ausgetrieben wird, verlässt ein immer noch warmer Abluftstrom mit dem ausgetriebenen Wasser das Behältnis. Die fühlbare Wärme dieses Fluidstrom wird genutzt, um ein anderes Behältnis mit Energiespeichermaterial vorzuwärmen, wobei durch eine geeignete Regel- oder Steuervorrichtung dafür zu sorgen ist, dass in diesem Behältnis kein Wasser auskondensiert.
Die Inertisierung des Behältnisses mit dem Energiespeichermaterial kann im Frühjahr/Sommer vorzugsweise mit Stickstoff erfolgen, da hier eine längere Lagerung des Behältnisses bis zur Heizperiode im Herbst/Winter erfolgen muss. Im Herbst/Winter, also in der Heizperiode, kann die Inertisierung dahingegen vorzugsweise mit trockener Luft (oder auch komplett ohne Inertisierung) erfolgen, da hier nur eine kurzzeitige Lagerung des Behältnisses, oder auch keine, erfolgen muss, da eine unverzügliche Nutzung beim Wärmeverbraucher erfolgen kann. Dadurch kann eine Rückreaktion in geringem Umfang mit der Luftfeuchte oder dem Kohlenstoffdioxid der Luft toleriert werden. Eine solche Rückreaktion endet ohnehin von selbst, wenn in dem Behältnis vorhandene Restfeuchte oder vorhandenes Kohlenstoffdioxid verbraucht ist. Durchaus möglich ist es, eine gewisse Rückreaktion im Anschluss an die endotherme Reaktion zum Einspeichern von Wärmeenergie in das Energiespeichermaterial zum Zwecke einer Auto-Trocknung einzusetzen. Mittels eines Druckventils kann der in dem Behältnis herrschende Druck begrenz werden. Ist eine Inertisierung des Behältnisses vorgesehen, kann die nertisierungsvorrichtung am Ort der Abwärmeproduktion oder auch am Behältnis selbst fest angeordnet sein, wobei es dann entweder am Ort der Lagerung des Behältnisses oder während des Transportes zum Abwärmeproduzenten mit dem Inertisierungsfluid gefüllt wird. Eine weitere Alternative ist es, das Behältnis mit dem Ton umhüllten Energiespeichermaterial, jetzt bestehend aus CaO, im Weiteren als Thermatonit bezeichnet, erst im Bereich der Lagerung zu inertisieren. Erfolgt die Inertisierung des Behältnisses unmittelbar nach dem Beladen, so ist das Speichermaterial noch heiß. Im Laufe der späteren Abkühlung des Speichermaterials und des Inertisierungsfluid entsteht im Behältnis ein Unterdruck, der durch Zufuhr von weiterem Inertisierungsfluid ausgeglichen wird.
Durch die Zuführung von Inertisierungsfluid kann der Innendruck des Behältnisses immer geringfügig oberhalb des Umgebungsdruckes gehalten werden, um auf diese Weise ein Eindringen von Umgebungsluft mit der darin enthaltenen Luftfeuchte und dem Kohlendioxid in das Behälterinnere zu verhindern. Um dieses für die Zeitdauer zwischen der Beladung und der Entladung auch für einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten, ist in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, das dem Behältnis nine Gasflasche mit Inertisierungsfluid, beispielsweise Stickstoff, zugeordnet ist und mit dem Behältnis eine Transporteinheit bildet.
Das mit dem Energiespeichermaterial gefüllte und inertisierte Behältnis steht dann als Wärmeträger in einem Heizsystem zur Verfügung. Dieses Behältnis kann beliebig lange eingelagert werden und bedarfsabhängig an einen Wärmeverbraucher abgegeben werden, wobei das Behältnis bei diesem Wärmeverbraucher an ein vorhandenes Heizsystem angeschlossen wird. Nach dem Anschluss wird in das Behältnis bedarfsabhängig Wasser eingedüst, so dass das Energiespeichermaterial, bspw. CaO zu Ca(OH)₂, umgewandelt wird; die dabei frei werdende Wärme wird durch einen geeigneten Fluidstrom aus dem Behältnis ausgetragen und in das vorhandene Heizsystem eingespeist. Im einfachsten Falle wird ein Luftstrom verwendet, der die Wärme unmittelbar in eine Warmluftheizung einspeist. Bei einer Warmwasserheizung muss dagegen ein zusätzlicher Wärmeübertrager vorgesehen werden.
Steht am Ort der Entladung des Behältnisses, also dort, wo Wärme aus dem Behältnis entnommen werden soll, keine Druckluft zur Verfügung, kann bei einer Ausgestaltung des Behältnisses mit einer zur Gewährleistung eines gewissen Überdruckes vorgesehenen Gasflasche dessen Inhalt als Treibmittel genutzt werden, um mit diesem zugeführtes Wasser zu zerstäuben und das zerstäubte Wasser in das Innere des Behältnisses einzutragen. Bei einer solchen Ausgestaltung werden keine zusätzlichen Aktoren zum Zerstäuben von zugeführtem Wasser benötigt. Zugleich wird durch das großvolumige Einbringen von zerstäubtem Wasser eine großvolumige Beaufschlagung der in dem Behältnisinneren befindlichen Energiespeicherpartikel erreicht.
Die Wärmeversorgung des Endverbrauchers kann dabei ausschließlich durch das Behältnis mit dem Energiespeichermaterial erfolgen oder zur Unterstützung eines vorhandenen Wärmeerzeugers, bspw. eines fossil gefeuerten Heizkessels oder einer Wärmepumpe, fungieren. Ist das Energiespeichermaterial im Behältnis abreagiert, d.h. entladen, so wird ein Behältnis mit neuem Energiespeichermaterial angeschlossen. Das Behältnis mit dem abreagierten Energiespeiche,material wird abtransportiert und zwischengelagert bzw. wieder zur Abwärmequelle transportiert und steht damit für einen neuen Heizzyklus zur Verfügung. Sobald sich Struktur und Morphologie des Energiespeichermaterials so verändert haben, dass die Funktion nicht mehr gewährleistet ist, wird es aus dem Heizzyklus ausgeschleust und kann direkt als Rohstoff bspw. der Zementproduktion zugeführt werden.
Ferner kann zum Zweck der Wärmetransformation der Behälter auch im Über- oder Unterdruck betrieben werden. Hierdurch kann über den Be- und Entladeprozess des enthaltenen Materials Abwärme auf ein höheres Temperaturniveau angehoben und damit in Nutzwärme für nachgelagerte Prozesse gewandelt werden. Das Prinzip beruht auf der Abhängigkeit der Be- und Entladetemperatur des Speichermaterials vom Partialdruck des gasförmigen Reaktionspartners. So kann der Beladeprozess unter Nutzung von Abwärme bei tieferer Temperatur und niedrigerem Druck stattfinden, der Entladeprozess jedoch bei höherem Druck und damit auch bei höherer Temperatur. Die einstellbaren Be- und Entladetemperaturen sowie Be- und Entladedrücke und damit auch der erreichbare Temperaturhub sind charakteristisch für die unterschiedlichen Speichermaterialien und hängen von der van't Hoff - Auftragung des jeweiligen Reaktionssystems ab.
Die genannten Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung nach Anspruch 5. Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Dabei ist dem Fachmann klar, dass auch andere Wärmequellen wie bspw. Solarenergie durch das erfindungsrelevante Heizsystem genutzt werden können und dass auch das Energiespeichermaterial mit einem anderen Hüllmaterial eingesetzt werden kann.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:

1: Verfahrensprinzip
2: Integration des neuen Heizsystems in ein Heiß-/Warmwasser-Heizsystem, Reihenschaltung
3: Integration des neuen Heizsystems in ein Heiß-/Warmwasser Heizsystem, Parallelschaltung
4: Integration des neuen Heizsystems in ein Wärmepumpen-Heizsystem zur Verhinderung der Unterschreitung des Bivalenzpunktes durch Einbringung der Wärme vor dem Wärmepumpenverdampfer
5: Übergeordnetes Verfahrensprinzip

4 zeigt das übergeordnete Verfahrensprinzip. Die Zementrohstoffe Kalkstein bzw. Kalkhydrat 91 und Ton 92 werden als natürliches Produkt aus der Lagerstätte über einen Vorlieferanten bezogen und einem Herstellungsprozess 100 zugeführt. Hier erfolgt nach dem Stand der Technik ein Granulieren des Kalksteins bzw. Kalkhydrats 91 mit anschließender Beschichtung des Granulats mit Ton 92, dabei kann die Partikelgröße durch die Betriebsparameter der Granulierungsvorrichtung eingestellt werden. Das so erzeugte mit Ton umhüllte Energiespeichermaterial 33 (Thermatonit), auch andere Materialien sind hier bekannt, und sollen hier nicht weiter Erwähnung finden, sind aber sinngemäß genauso verwendbar wie CaO und Ca(OH)₂, wird dann im erfindungsrelevanten neuartigem Heizsystem 1 als Wärmeträgermaterial verwendet. Bspw. Kalkhydrat 91 im Thermatonit 33 wird bei der Abwärmenutzung 2 in CaO umgewandelt und das verbleibt in der umhüllenden Tonschicht 92. Das Thermatonit gelangt dann zum Wärmeverbraucher 8, wo CaO durch Wasserzufuhr in Ca(OH)₂ umgewandelt und die freiwerdende Energie an ein vorhandenes Heizsystem abgegeben wird. Das Thermatonit 33 kann dann zwischen der Abwärmeproduktion 2 und dem Wärmeverbraucher 8 zeitentkoppelt zykliert werden. Nach der Vernutzung des Thermatonits 33 kann es dann, da es aus Zementrohstoffen hergestellt wird, ohne Einschränkungen in der Zementproduktion 110 eingesetzt werden.
1 zeigt das Heizsystem 1 als Verfahren zur Abwärmenutzung für Heizzwecke, dabei kann die Heizwärme zeit- und raumentkoppelt zur Verfügung gestellt werden. Im Bereich der Abwärmeproduktion 2 wird die anfallende Abwärme, repräsentiert durch einen heißen Fluidstrom 23, in einem Wärmeübertrager 21 abgekühlt, dabei wird ein kalter Fluidstrom 25, vorzugsweise Luft, erhitzt. Der dabei entstehende heiße Fluidstrom 26 wird dann durch eine Fördervorrichtung 20 über eine Anschlussvorrichtung 24 und einer Anschlussvorrichtung 31 in ein Speicherbehältnis 32 geleitet; hier befindet sich das Thermatonit 33 mit dem Energiespeichermaterial Ca(OH)₂, oder einem ähnlichen Material. Das Thermatonit 33 ist hier vorzugsweise als Schüttung angeordnet, dabei kann das Speicherbehältnis über Einbauten, hier nicht dargestellt, verfügen, die eine bessere Verteilung des heißen Fluidstroms 26 in der Schüttung ermöglichen. Durch die im heißen Fluidstrom 26 enthaltene Abwärme wird das Ca(OH)₂ in CaO umgewandelt; das dabei freiwerdende Wasser wird mit dem abgekühlten heißen Fluidstrom, jetzt ein warmer Fluidstrom 37, über eine Anschlussvorrichtung 30 aus dem Behältnis 32 geleitet. Bei diesem Vorgang wird also im Thermatonit Energie in Form von Reaktionswärme gespeichert; nach diesem Beladevorgang ist Ca(OH)₂ vollständig zu CaO umgewandelt. Bei einem Teilbeladevorgang ist noch anteilig Ca(OH)₂ vorhanden. Nach Beendigung dieses Beladevorgangs wird das Behältnis 32 mittels einer geeigneten Inertisierungsvorrichtung 27, die sich genau wie die Anschlussvorrichtung 24 auf dem Gelände des Abwärmeproduzenten befinden kann, ggf. über eine weitere Anschlussvorrichtung, hier nicht dargestellt oder ebenfalls über die Anschlussvorrichtung 24, 31 mit einem Inertisierungsfluid 35 geflutet. Alternativ kann die Inertisierungsvorrichtung 27 am Behältnis 32 angeordnet sein bzw. auf der Transportvorrichtung des Behältnisses, bspw. ein LKW, beides hier nicht dargestellt. Ist die Inertisierungsvorrichtung 27 am Behältnis 32 angeordnet, so kann das Fluid während der Lagerung 54 oder des Transportes 41 zum Abwärmeproduzenten 2 mit einen Inertisierungsfluid 35 wieder befüllt werden. Die warme Abluft mit dem ausgetriebenem Wasser 37 wird über die Anschlussvorrichtung 30 einem weiteren Behältnis 36 mit kaltem Thermatonit über die Anschlussvorrichtung 24 zugeführt, dadurch wird das Thermatonit vorgewärmt. Durch eine geeignete Regel- oder Steuervorrichtung 38 wird dafür gesorgt, dass in diesem Behältnis 36 kein Wasser auskondensiert und es mit dem gesamten Abluftstrom 39 das System verlässt. Das Behältnis 32 mit dem Thermatonit mit CaO wird dann alternativ direkt 52 und/oder über eine Lagerung 5 und 40, 50, 60 zur Heizwärmebereistellung 8 transportiert; die Wärmeabgabe erfolgt hier durch Zugabe von Wasser, bspw. durch Zerstäuben oder in Aerosolform, oder Wasserdampf 74 über eine geeignete Fördervorrichtung 72, die auch am Behältnis 32, 70 festangeordnet sein kann, wodurch CaO zu Ca(OH)₂ umgewandelt und die Reaktionswärme freigesetzt wird. Nach dieser Entladung wird das Behältnis 70 mit dem Thermatonit mit dem Ca(OH)₂ direkt 53 und/oder über die Lagerung 5 und 61, 54, 41 zurück zur Abwärmeproduktion 2 transportiert, und steht dort wieder als Behältnis 32 zur Wärmeaufnahme bereit. Die freigewordene Reaktionswärme wird durch einen Fluidstrom 73, vorzugsweise Umgebungsluft, über eine Fördervorrichtung 71 aus dem Behältnis 70 ausgetragen und einem Wärmeverbraucher 85 direkt oder über einen Wärmeübertrager 82 zugeführt. Das Behältnis 70 wird dabei über die Anschlussvorrichtung 24 und eine Anschlussvorrichtung 80 an ein vorhandenes oder ein neu zu errichtendes Heizsystem beim Wärmeverbraucher 85 angeschlossen. Handelt es sich um ein konventionelles Warmwasserheizsystem, dann wird im Wärmeübertrager 82 ein kalter Fluidstrom 84, also der Heizkreisrücklauf, aufgewärmt und dann als warmer 81 Fluidstrom, also Heizkreisvorlauf, zur Verfügung gestellt. Wird das beladene Behältnis 32 nicht direkt zur Heizwärmebereitstellung 8 transportiert, so wird es über einen längeren Zeitraum in einem Lagerraum 50 zwischengelagert, dabei erfolgt die Inertisierung des Behältnisses 32 entweder bei der Beladung bei der Abwärmeproduktion 2 oder bei Beginn der Lagerung im Lagerraum 50 durch eine geeignete Inertisierungsvorrichtung 51, die dem Behältnis 32 ein entsprechendes Inertisierungsfluid 55 zuführt. Der Lagerraum 54 für das entladene Behältnis 70 kann bei Bedarf ebenfalls durch eine geeignete Inertisierungsvorrichtung 51' inertisiert werden. Die genannten Anschlussvorrichtungen 24, 80 verfügen über gasdichte Absperrventile, ebenso wie die Anschlussvorrichtung 30 sowie alle nicht dargestellten Anschlussvorrichtungen. Die Anschlussvorrichtungen 24, 80 und/oder die Anschlussvorrichtung 31 umfassen ebenfalls, hier nicht dargestellt, Regel- oder Steuervorrichtung mit entsprechender Sensorik, die das Be- und Entladen der Behältnisse 32, 70 beeinflussen und sicherstellen. Ist die Inertisierungsvorrichtung 27 am Behältnis 32 angeordnet, so kann damit während der Transportfahrt zur Lagerung oder zum Wärmeverbraucher der im Behältnis durch die Abkühlung des Speichermaterials entstehende Unterdruck ausgeglichen werden.
2 zeigt partiell die Einbindung des neuen Heizsystems in ein Heiß-/Warmwasser-Heizsystem mit Reihenschaltung. Das beladene Behältnis 32 mit Thermatonit mit CaO wird entladen und wird dabei zum Behältnis 70 mit Thermatonit mit Ca(OH)₂. Die dabei freiwerdende Wärme wird über den Wärmeübertrager 82 in einen Heiß-/Warmwasserkreislauf 81, 84 eingespeist, dabei kann der Wärmeverbraucher 86 monovalent mit Heizwärme versorgt werden oder diese Wärme wird heizungsunterstützend für eine vorhandene, konventionelle Heizwärmeerzeugungsanlage 86 eingespeist. Wärmeübertrager 82 und konventionelle Heizwärmeerzeugungsanlage 86 sind in Reihe geschaltet.
3 zeigt partiell die Einbindung des neuen Heizsystems in ein Heiß-lWarmwasser-Heizsystem mit Parallelschaltung. Das beladene Behältnis 32 mit Thermatonit mit CaO wird entladen und wird dabei zum Behältnis 70 mit Thermatonit mit Ca(OH)₂. Die dabei freiwerdende Wärme wird über den Wärmeübertrager 82 in einen Heiß-/Warmwasserkreislauf 81, 84 eingespeist, dabei kann der Wärmeverbraucher 86 monovalent mit Heizwärme versorgt werden oder diese Wärme wird heizungsunterstützend für eine vorhandene, konventionelle Heizwärmeerzeugungsanlage 86 eingespeist. Wärmeübertrager 82 und konventionelle Heizwärmeerzeugungsanlage 86 sind parallel geschaltet.
4 zeigt eine besondere Einbindung des neuen Heizsystems in ein Wärmepumpen-Heizsystem, wobei die Unterschreitung des Bivalenzpunktes bzw. die generelle Einstellung der wärmequellenseitigen Verdampfer-Eingangstemperatur durch eine geregelte Mischung, Regler hier nicht dargestellt, der kalten Umgebungsluft 83 mit der heißen Abluft aus dem Behältnis 70 durch eine entsprechende Zugabe von Reaktionsmittel, in diesem Fall, Wasser 74 in das Behältnis 70 erfolgt. Dem Wärmeverdampfer der Wärmepumpe wird damit ein Fluidstrom zugeführt, dessen Temperatur einstellbar ist.
Bezugszeichenliste

1: Heizsystem
2: Abwärmeproduktion/ Abwärmequelle
3: Speicherbeladung
4: Transport
5: Lagerung
6: Transport
7: Speicherentladung
8: Heizwärmebereitstellung
20: Fördervorrichtung
21: Wärmeübertrager
22: kalter Fluidstrom
23: heißer Fluidstrom
24: Anschlussvorrichtung für ein Speicherbehältnis
25: kalter Fluidstrom
26: heißer Fluidstrom
27: Inertisierungsvorrichtung
30: Anschlussvorrichtung
31: Anschlussvorrichtung
32: Speicherbehältnis während der Beladung
33: mit Ton umhülltes Energie-/Wärmespeichermaterial, auch als Thermatonit bezeichnet
35: Inertisierungsfluid
36: Speicher während der Vorwärmphase
37: warmer Fluidstrom mit Wasserdampf
38: Regel- oder Steuervorrichtung
39: Abluft mit Wasserdampf
40: Transportmedium, beladener Speicher zur Lagerung
41: Transportweg, entladener Speicher von der Lagerung zur Beladung
50: Lagerraum für beladene Speicher
51: Inertisierungsvorrichtung
51': Inertisierungsvorrichtung
52: direkter Transport, entladener Speicher zur Beladung
53: direkter Transport, beladener Speicher zur Entladung
54: Lagerraum für entladene Speicher
55: Inertisierungsfluid
60: Transportweg, beladener Speicher von der Lagerung zur Entladung
61: Transportweg, entladener Speicher zur Lagerung
70: Speicherbehälter während der Entladung
71: Gebläse
72: Fördervorrichtung
73: Fluidstrom
74: Wasser/ Wasserdampf
80: Anschlussvorrichtung für Speicherbehältnis
81: warmer Fluidstrom
82: Wärmeübertrager
83: Abluft
84: kalter Fluidstrom
85: Wärmeverbraucher
86: konventionelle Heizwärmeerzeugungsanlage
87: Energiezufuhr
88: Umwälzpumpe
89: Heizsystem beim Wärmeverbraucher
90: Lagerstätte
91: Kalkstein/ -hydrat
92: Ton
100: Energie speichermaterialerzeugung durch Granulierung
110: Zementproduktion
111: Zement
120: Mischer
121: Wärmepumpenverdampfer
122: W ärmepumpenverdampfer
122: W ärmepumpenkondensator
123: Expansions ventil
124: W ärmepumpenarbeitsfluid
125: Heizungsvorlauf
126: Heizungsrüc klauf
127: temperaturgeregelter Fluidstrom
128: W ärmepumpenverdichter
129: heißer Fluidstrom

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102018131408 A1 [0002]
DE 102016217090 A1 [0004]
DE 102009052304 A1 [0005]
DE 102014222839 A1 [0006]
WO 002014173572 A2 [0007]
DE 102018202646 A1 [0008]
DE 000003130671 A1 [0009]
DE 102016121769 A1 [0010]

Claims

Heizsystem 1 zur Nutzung von Abwärme für Heizwecke basierend auf mindestens drei gasdicht verschließbaren, gegen Umwelteinflüsse inertisierten Behältnissen 32, 70, 36 gefüllt mit einer Schüttung aus thermochemischem Energiespeichermaterial, eingefasst in ein stabilisierendes, poröses Hüllmaterial, 33, wobei über eine Fördervorrichtung 72 dem Behältnis 70 ein Fluid zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Abwärme in Form eines heißen Fluidstroms 26 im Behältnis 32 dem Energiespeichermaterial 33 zugeführt und dort durch eine endotherme Reaktion in Form von Reaktionswärme gespeichert wird, b. das Behältnis 32 nach der Energiespeicherung durch ein inertes Fluid 35, bereitgestellt durch die Inertisierungsvorrichtung 27, inertisiert wird, c. das Behältnis 32 dann mit der gespeicherten Energie direkt 52 oder über eine Lagerung 5 zur Heizwärmebereitstellung 8 transportiert 40, 60 wird, d. die im Energiespeichermaterial 33 gespeicherte Reaktionswärme durch Zufuhr von Wasser/Wasserdampf 74 und einem Fluidstrom 73 als Wärmeträger durch eine exotherme Reaktion in Form von fühlbarer Wärme direkt oder über einen Wärmeübertrager 82 zur Wärmeversorgung eines Wärmeverbrauchers 85 nutzbar ist, e. das Behältnis 70 nach der Abgabe der gespeicherten Energie direkt 53 oder über eine Lagerung 5 zur Abwärmequelle 2 transportiert 61, 41 wird. f. die Partikelgrößenverteilung in der Schüttung aus Energiespeichermaterial 33 einstellbar ist, g. die Behältnisse 32, 70 über Einbauten verfügen können, die eine bessere Verteilung der jeweils zugeführten Fluide 26, 35, 73, 74 in der Schüttung aus Energiespeichermaterial 33 ermöglichen, h. eine Öffnung des Behältnisses 32 gebildet wird durch eine Anschlussvorrichtung 31 über die alle für die endotherme Reaktion und die Inertisierung erforderlichen Fluidströme 26, 35 zuführbar sind und die eine Regel- oder Steuervorrichtung mit Sensorik zur Beeinflussung der endothermen Reaktion und der Inertisierung des Energiespeichermaterials 33 umfassen kann und die weitere Öffnung gebildet wird durch eine Anschlussvorrichtung 30 über die alle Fluide das Behältnis 32 verlassen können, i. eine Öffnung des Behältnisses 70 gebildet wird durch die Anschlussvorrichtung 31 über die die bei der exotherme Reaktion freiwerdende Reaktionswärme in Form von fühlbarer Wärme durch den Fluidstrom 70 abführbar ist und die eine Regel- oder Steuervorrichtung mit Sensorik zur Beeinflussung der exothermen Reaktion durch Beeinflussung der Masse des zugeführten Fluidstrom 74 im Energiespeichermaterial 33 umfassen kann und die weitere Öffnung gebildet wird durch eine Anschlussvorrichtung 30 über die alle erforderlichen Fluide 72, 74 dem Behältnis 70 zugeführt werden. j. in einem Behältnis 36 Energiespeichermaterial vorgewärmt wird.
Heizsystem 1 nach dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Inertisierungsvorrichtung 27 gebildet wird durch ein Reservoir oder eine Herstellungsmöglichkeit eines Inertisierungsfluids 35 und stationär an der Abwärmequelle 2 angeordnet ist und/oder stationär in den Lagerräumen 50, 54 verfügbar ist und/oder das an den Behältnissen 32, 70 ein Reservoir eines Inertisierungsfluids 35 fest angeordnet ist und welches während der Lagerung 50 und/oder dem Transport 41 auf eines Transportvorrichtung zur Abwärmequelle 2 wieder füllbar ist.
Heizsystem 1 nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass es in einer vorhandenen Heizwärmeerzeugungsanlage 89, bestehend aus mindestens einer Wärmepumpe 86, die alleinige Heizwärmeversorgung unterhalb des Bivalenzpunktes übernimmt.