Forschungsprojekt
IceCO2 – Erzeugung von Eisbrei aus unterkühltem Wasser für eine pumpthermische Energiespeicheranlage
Im Rahmen des Projekts Ice-CO2 wird am SPF ein hochmoderner Eisbreispeicher entwickelt, der als Kältereservoir in einer pumpthermischen Energiespeicheranlage eingesetzt werden soll. Unser Partner, die amerikanische Firma Echogen Power Systems, nutzt eine von ihnen entwickelte CO2-Wärmepumpe sowie zwei thermische Speicher mit unterschiedlichen Temperaturen (320 °C und 0 °C), um eine «Carnot-Batterie» zu bauen. Diese speichert überschüssigen Strom thermisch zu und produziert später bei Bedarf aus der thermischen Energie wieder Strom für die Einspeisung ins Netz.
Das SPF entwickelt in diesem Projekt einen Eisbreispeicher weiter. Dabei wird Wasser mit einer speziellen Methode unter seinen Gefrierpunkt abgekühlt. In einem ausgeklügelten hydraulischen System wird Wasser aus dem Eisbreitank in einen Wärmetauscher gepumpt und dort auf etwa -2 °C unter den Gefrierpunkt abgekühlt, wobei es zunächst in einem metastabilen Zustand verbleibt. Anschliessend entsteht in einer Kristallisationseinheit aus dem unterkühlten Wasser eine Mischung aus Eis (~ 2.5 %) und Wasser bei 0 °C, die zurück in den Eisbreitank gepumpt wird. Ein speziell entwickeltes Tankdesign verhindert das Ansaugen von bereits produziertem Eisbrei im nächsten Pumpzyklus.
Im Projekt werden verschiedene Wärmetauscher getestet, um herauszufinden, wie gut diese Wasser unterkühlen können. Ausserdem wird der passende Speichertank entworfen und die Kristallisationseinheit – das Herzstück des Systems mit einer Leistung von 10 kW – wird entwickelt und geprüft.
Nach Fertigstellung und erfolgreichen Tests des Eisbreispeichers werden die Komponenten an unseren amerikanischen Partner versandt, wo sie in Kombination mit deren CO2-Wärmepumpe umfassend getestet und evaluiert werden.
Kontakt: Ann-Katrin Thamm
Laufzeit: 01.04.2022 - 31.07.2025
Kooperation:
Daniel Carbonell, DCarbo


