transport av industriell överskottsvärme Rapport I 2009:34

Transkript

1 transport av industriell överskottsvärme Rapport I 2009:34

2

3 transport av industriell överskottsvärme johanna ahnemark viktoria martin fredrik setterwall weilong wang ISBN Svensk Fjärrvärme AB

4 transport av industriell överskottsvärme förord Industriell spillvärme uppgår i Sverige till 100 TWh/år. En del av denna skulle kunna användas för att värma bostäder. Tyvärr ligger industrin ofta för långt bort för att värmen ska kunna distribueras via fjärrvärmerör. Dessutom genereras spillvärmen ibland satsvis, vilket gör den svår att använda för ett kontinuerligt behov. Transport av industriell överskottsvärme redovisar resultaten från en studie inom forskningsprogrammet Fjärrsyn som finansieras av Svensk Fjärrvärme och Energimyndigheten. Studien har utrett förutsättningarna för att, med hjälp av PCM, fasändringsmaterial transportera värme med lastbil och på så sätt kunna använda spillvärme till uppvärmning. PCM material är ett material som under smältning tar upp och under stelning avger värmeenergi vid förhållandevis konstant temperatur. Energitätheten i materialet ligger runt 200kW/m3. I projektet har tre fallstudier studerats - transport av värme från ett kraftvärmeverk till ett lokalt fjärrvärmenät respektive en större lokal förbrukare samt transport av industriell överskottsvärme till ett lokalt fjärrvärmenät. Förhållanden som belysts är typ av lagringsteknik, kostnader för värmetransporter, temperatur på överskottsvärmen samt förbrukarens värmebehov. Miljöpåverkan genom minskade CO2-utsläpp har beräknas. Projektet har genomförts av, Viktoria Martin, Fredrik Setterwall och Weilong Wang vid Ecostorage Sweden AB. En referensgrupp, tillsatt av Svensk Fjärrvärme, har följt arbetet och lämnat synpunkter. Referensgruppen har bestått av Eva-Katrin Lindman, Ingvar Lind och Jenny Nyström. Eva-Katrin Lindman Ordförande i Svensk Fjärrvärmes Teknikråd Rapporten redovisar projektets resultat och slutsatser. Publicering innebär inte att Svensk Fjärrvärme eller Fjärrsyns styrelse har tagit ställning till innehållet. 4

5 transport av industriell överskottsvärme sammanfattning Titeln på projektet har ändrats från Transport av industriell spillvärme till Transport av industriell överskottsvärme. Ändringen är gjord för att markera att värme från industriella processer kan ha ett värde och inte i första hand är att betrakta som spill. Vidare har projektet utvidgats till att även omfatta transport av värme från ett kraftvärmeverk till ett lokalt, bränslebaserat värmeverk. Tre fallstudier har genomförts. Transport av värme från ett kraftvärmeverk till ett lokalt fjärrvärmenät. Transport av industriell överskottsvärme till ett lokalt fjärrvärmenät. Transport av värme från ett kraftvärmeverk till en större lokal förbrukare. De tre fallen är utvalda för att belysa skillnader i kostnaden för den transporterade värmen, temperatur på överskottsvärmen, storleken på förbrukningen. Värmen transporteras genom att ett s.k. fasändringsmaterial (PCM) placeras i en container för transport med lastbil till konsumenten. PCM är ett material som under smältning tar upp och under stelning avger stora energimängder vid förhållandevis konstant temperatur. För att få en rimlig omsättning av transportbehållarna bör mottagaren av värmen ha en ackumulatortank och en anordning för tillsats värme. Därigenom kan transporten ske utan hänsyn till den omedelbara lasten. Det är också möjligt att genom tillsats värme utnyttja den energi som har en temperatur under framledningstemperaturen på fjärrvärmevattnet. Studierna visar på betydelsen av att egenskaperna för PCM anpassas till den tänkta applikationen. Smältpunkt och fasändringsentalpi är egenskaper som påverkar ekonomin för processen på flera sätt. Smältpunkten bör väljas så att den nära överensstämmer med den temperatur som man önskar få, oftast fjärrvärmevattnets framledningstemperatur. Fasändringsentalpin skall vara hög för att ge höga energidensiteter och därmed hålla transportkostnaderna nere. Resultaten av fallstudierna visar att värmetransport är lönsamt om kostnaden att producera värme understiger 150 SEK/MWh och transportavståndet understiger 80 km (tur och retur). Transport av lågtemperaturvärme (65 70 o C från rökgaskondensering) till en mindre konsument kan vara lönsam om temperaturbehovet understiger 53 o C och om samtransport kan ske till flera konsumenter. Genom transport av värme från ett kraftvärmeverk ökar värmeunderlaget för elproduktion. I den fallstudie där värme transporteras från ett kraftvärmeverk transporteras ca 5 GWh årligen till det lokala fjärrvärmenätet. Detta motsvarar en möjlig ökad elproduktion av 2 GWh/år el. En biobränslebaserad elproduktion på 2 GWh motsvarar en reduktion av CO 2 -utsläpp på ton/år. Fallstudierna har utförts under förutsättning att tekniken fungerar så som den beskrivs av leverantörerna. Två olika tekniker för transport har studerats, direkt värmetransport och indirekt värmetransport. Ingen av dessa tekniker har i större omfattning provats i kommersiell skala. Den direkta värmetransporten visar på svårigheter med att

6 transport av industriell överskottsvärme värmemediet kan inkluderas i stelnande PCM och därmed minska energidensiteten vid transport. Den indirekta värmetransporten uppges ha en för låg effekt för att effektivt utnyttjas i ett transportsystem. Båda teknikerna kräver vidare utveckling. Vidare finns inte kommersiellt tillgängliga PCM med smälttemperatur mellan 80 och 120 o C. Däremot finns det kemiska ämnen med lämpliga egenskaper att använde i de föreslagna applikationerna. Det krävs därför ett arbete med att utveckla material för att kunna realisera transport av värmeenergi.

7 transport av industriell överskottsvärme Innehåll Figurer 8 Tabeller 8 Beteckningslista 9 1. Inledning Teoretisk bakgrund Instationär värmetransport från lagertanken Behov av tillsatsvärme för att få rätt framledningstemperatur Urladdningstiden Beskrivning av befintlig teknik Kommersiellt tillgängliga PCM Potentiella PCM Egenskaper hos PCM viktiga för transport av energi System med direkt värmetransport System med indirekt värmetransport Tre fallstudier Transport av värme från central kraftvärmeproduktion till lokalt fjärrvärmenät Transport av industriell överskottsvärme till lokalt fjärrvärmenät Transport av värme från central kraftvärmeproduktion till större enskild värmekonsument Potential Slutsatser och rekommendationer Bilagor 31 Bilaga 1. Preliminary study on heat storage for transportation in Eskilstuna Bilaga 2. Transport av överskottsenergi från Ovako Steel i Hofors till Torsåker med hjälp av PCM. 7

8 transport av industriell överskottsvärme figurer Figur 1. Utgående vattentemperatur vid varierande smälttemperatur på PCM 14 Figur 2. Utgående vattentemperatur vid olika effekt på lagret 15 Figur 3. Kommerciellt tillgängliga PCM grader 16 Figur 4. Potentiella PCM grader 17 Figur 5. Bäddexpension vid urladdning av ett lager med direkt värmetransport 19 Figur 6. TransHeat direkt värmetransport 19 Figur 7. Alfred Schneider indirekt värmetransport 20 Figur 9. Andel transporterad energi beroende på framledningstemperatur 22 Figur 8. System hos mottagaren med ackumulatortank och pelletpanna 22 Figur 10. Kostnad för transporterad energi beroende påval av PCM 23 Figur 11. Återbetalningstid beroende på värmeverkets storlek 24 Figur 12. Återbetalningstid beroende på transportavstånd 25 Figur 13. Återbetalningstid beroende på värmepris 25 Figur 14. besparingar med transporterad energi i relation till fasändringsentalpin för PCM 26 Figur 15. Smälttemperaturen påverkar lönsamheten 27 Figur 16. Dygnsmedelförbrukning MWh/dygn för Gallerian i Eskilstuna 28 tabeller Tabell 1. Andel transporterad energi vid varierande smälttemperatur på PCM 14 Tabell 2. Smältpunkt och energidensitet för olika PCM 16 Tabell 3. Smältpunkt och energidensitet för tre utvalda PCM 21 Tabell 4. Kostnadsbild för transport av energi till Torsåker 27 8

9 transport av industriell överskottsvärme beteckningslista H 0 B = UA/ FC p 2 H C = FC 0 PCM p / MC 2 p sek -1 H 0 FC p Massflöde av vatten gånger 2 värmekapaciteten på vattnet kw/k MC p PCM Lagrets massa gånger värmekapaciteten på PCM kj/k t Tid sek T Temperatur K UA Värmetransporthastighet kw/k Nedre index i begynnelsevillkor k gällande vatten m smältning v gällande lagret Övre index Tillflöde Utflöde 9

10 transport av industriell överskottsvärme 1. inledning Lokala fjärrvärmenät eldas ofta med pellets eller i värsta fall även med fossila bränslen samtidigt som överskottsvärme finns tillgänglig antingen vid centralortens kraftvärmeverk eller som industriell överskottsvärme. Avståndet från kraftvärmeverket eller från industrin, kombinerat med att det lokala värmebehovet är relativt litet, kan göra det ekonomiskt ofördelaktigt att transportera denna värme i rör med vatten som energibärare. I det här arbetet ska förutsättningarna studeras för att transportera värme i energibärare med högre energidensitet än vatten och med lastbil, tåg eller båt som transportmedel. Ecostorage Sweden AB (Ecostorage) bedriver tillsammans med ClimateWell AB (CW) och Svensk Stål AB Oxelösund (SSAB) ett projekt med syfte att visa på möjligheter att skörda och transportera industriell spillvärme med bil, tåg eller båt. Projektet kommer att visa hur värme från den industriella processen kan lagras med hjälp av CWs teknik och sedan transporteras därifrån. CWs teknik liknar en kemisk värmepump. Vatten förångas vid lågt tryck (några mbar) och absorberas i ett hygroskopiskt salt. Vid absorptionen utvecklas värme. Det vattenbemängda saltet befrias från vatten genom att värme tillförs vid högre temperatur och tryck. Det avdunstade vattnet kondenseras. I CWs teknik avdunstas vatten från saltet så att torra saltkristaller bildas. I konventionell sorptionsvärmepump vill man undvika kristallbildning eftersom det fasta materialet kan sätta igen rörledningar, värmeväxlare och pumpar. CW har löst detta problem med ett patenterat förfarande. Därmed kan deras teknik användas för energilagring med hög energidensitet. Lagring av värme sker när vatten avdunstas från saltet. Värme utvinns sedan när vatten absorberas i saltet. För att lagra värme krävs alltså en värmesänka för att kondensera det avdunstade vattnet. Vid utvinning av värme krävs på motsvarande sätt tillgång till en värmekälla vid låg temperatur. Vid transport transporteras en reaktor innehållande saltet medan en kondensor måste finnas hos leverantören och en förångare hos mottagaren av värmeenergi. I projektet vid SSAB kommer också andra kemiska reaktioner som kan användas för energilagring att redovisas. Tanken är att dessa reaktioner ska drivas vid normalt tryck vilket kan innebära att bara reaktanten men inte någon reaktor behöver transporteras. I sådana fall ökar då energitätheten vid transport. En nackdel med de kemiska reaktionerna, antingen de sker vid vakuum eller vid normalt tryck, är kravet på en lågtemperaturkälla för att tillgodogöra sig den transporterade värmen. I de fall man önskar omvandla värme till kyla utgör detta inget problem eftersom den lågtemperaturenergi som behövs fås från det medium som ska kylas. Om endast naturliga värmekällor finns att tillgå innebär kravet på en lågtemperaturkälla, när det när det gäller värme, att man kan bara kan få ut värme vid relativt låga temperaturer I SSAB-projektet behandlas också användning av fasändringsmaterial (PCM från engelskans Phase Change Materials) dvs. ämnen som vid en fasövergång (smältning/ stelning eller strukturförändring i fast fas) omsätter stora energimängder. Det enklaste exemplet på ett PCM är vatten. Vid ca 0 grader smälter is till vatten. För att smälta isen krävs lika mycket värme som för att värma upp motsvarande mängd vatten från 0 grader till 80 grader. Det är alltså möjligt att lagra avsevärda energimängder vid en relativt 10

11 transport av industriell överskottsvärme konstant temperatur genom att utnyttja fasövergången från flytande till fast. Energitätheten är dock lägre än för kemiska reaktioner. Å andra sidan krävs ingen värmetillförsel för att tillgodogöra sig den lagrade värmeenergin hos avnämaren. Projektet vid SSAB behandlar inte de villkor som mottagaren av värmeenergi måste uppfylla. Det har istället utretts i detta projekt där den här rapporten belyser hur överskott på värmeenergi ska kunna tas emot i den byggda miljön på ett tekniskt och ekonomiskt sätt. Värmeenergin levereras från en värmekälla (antingen värme från ett centralt kraftvärmeverk eller industriell spillvärme) till lokala värmekonsumenter (antingen att lokalt fjärrvärmenät eller en större konsument av värme). Mot bakgrund av erfarenheterna från det ovan nämnda SSAB-projektet är det bara PCM-teknik som har undersökts som energibärare eftersom en mottagare sällan har tillgång till den lågtemperaturkälla som krävs för att tillgodogöra sig den energi som lagrats i kemiska reaktioner eller sorptionsteknik. Specifika projektmål som har belysts är vilken typ av avnämare som är tekniskt och ekonomiskt möjliga beroende på befintlig energimix och levererad energimängd per sats och per år, kostnad för levererad överskottsvärme beroende på lagerteknik och avstånd mellan källa och användare, energiförluster inkluderande drivmedel för transporten, potential för reduktion av CO 2 -emission. 11

12 transport av industriell överskottsvärme 2. teoretisk bakgrund För teknisk prestandautvärdering i projektets fallstudier måste kunskap finnas om laddnings- samt urladdningstiden i lagret, samt om temperaturen på utgående värmebärare från lagret och dess koppling till nödvändig tillsatsvärme för att nå den önskade framledningstemperatur i ett värmenätet. Nedan beskrivs teorin som ligger till grund för att beräkna dessa värden. 2.1 Instationär värmetransport från lagertanken I detta kapitel ges det teoretiska underlaget för att beräkna den tid det tar att ladda ur lagret samt vilken temperatur man får på det vatten som används för urladdningen Urladdningen av tanken sker i tre steg: 1. Urladdning när temperaturen i tanken överstiger smälttemperaturen på PCM. 2. Urladdning under stelningen av PCM 3. Urladdning när temperaturen i tanken ligger under smälttemperaturen på PCM, d.v.s. med fortsatt kylning av stelnat PCM Steg 1 och 3 är alltså s.k. sensibel kylning, utan fasändring, och värmebalansen under urladdning kan då beskrivas med hjälp av ekv (1). H 0 FC (T - T ) = UA* ((T - T ) -(T - T ))/ln((t - T )/ (T - T p )) (1) 2 * k k v k v k v k v k För symboler hänvisas till beteckningslistan i början av rapporten. Ur ekv (1) kan härledas följande samband för uppvärmning av värmebäraren genom lagret för steg 1 och 3: (T k - T k ) = (Tv - T k )* ( 1 e -B ) (2) Ekvation (3) ger därefter sambandet mellan temperaturändringen på vattnet och motsvarande ändring av temperaturen i lagret H 0 FC (T - T ) = FC H 0 (Tv - T )* ( 1 p 2 * k k p 2 * k e-b PCM ) = -MC p * DT v /dt (3) Integrering av ekvation (3) ger sambandet mellan temperaturen i tanken och tiden T v - T k = (Tvi - T k ) * exp(-c*( 1 e -B )*t) (4) Här är Tvi begynnelsetemperaturen i tanken. Lagrets temperatur beräknat med ekvation (4) ger slutligen utgående vattens temperatur som funktion av tiden. För steg 2, stelning av PCM, används ekvation (5) för att härleda ekvation (6), sambandet mellan smälttemperatur och utgående vattentemperatur. H 0 FC (T - T ) = UA* ((T - T )/ln((t - T )/ (T - T p ) (5) 2 * k k k k m k m k eller förenklat B= ln ((Tm-Tk )/ (Tm-Tk )) (6) 12

13 transport av industriell överskottsvärme Konstanten B, förhållandet mellan UA (värmetransporthastighet) och FCp (värmekapaciteten på vattenflödet), beräknas genom kännedom om effekt och temperaturdifferens vid någon tidpunkt av urladdningsförloppet. När TransHeat uppger att effekten är 1 MW vid en temperaturändring på fjärrvärmevattnet från 40 till 53 grader samtidigt som smälttemperaturen är 58 grader erhålles B=ln ((58-40)/(58-53)) = 1,28 Då effekten är känd, dvs P = FCp*(T k -T k ) = kan UA beräknas. Dessa data ligger till grund för de fortsatta beräkningarna. 2.2 Behov av tillsatsvärme för att få rätt framledningstemperatur I de fall temperaturen på vattnet som lämnar tanken efter urladdning understiger den önskade framledningstemperaturen måste extra värme sättas till i t.ex. en pelletspanna. Den värme som levereras från lagret har olika kvalitet (temperatur) beroende på ett antal variabler Temperaturen varierar med tiden Egenskaper hos PCM påverkar temperaturen på utgående vatten Smälttemperaturen har en stor inverkan. Genom att använda de ekvationer som kom fram i föregående avsnitt har utgående vattentemperatur beräknats som funktion av tiden vid olika smälttemperatur på PCM. Tre olika smälttemperaturer, 120, 90 och 60 o C, har valts för att illustrera inverkan av denna på behovet av tillsatsvärme men även på urladdningstiden. De tre PCM är fiktiva PCM med ett smältvärme på 90 kwh/ton och värmekapacitet på 3,3 för flytande respektive 2,2 kj/kg, o C för fast material. Dessa värden är typiska för PCM-material, även om kommersiella PCM för närvarande inte finns utvecklade för alla tre temperaturnivåerna Vid beräkningarna har ett värde på värmetransporthastigheten i lagret använts, som beräknats efter data som anges på internet för TransHeat koncept för transport av värme. TransHeat uppger att vid en temperatur på ingående vatten i lagret på 40 o C och en utgående temperatur på 53 o C effekten är 1 MW, när smälttemperaturen på saltet är 58 o C. Detta värde har använts i beräkningarna. I diagrammet nedan ses att temperaturen på det utgående vattnet har en lägre temperatur i genomsnitt ju lägre smälttemperatur PCM har. 13

14 transport av industriell överskottsvärme Utgående vattentemperatur 120,00 100,00 Utgående vattentemperatur 80,00 60,00 40,00 Tk(90) Tk(120) Tk(60) 20, , , , , , , ,00 Tid, sekunder Figur 1. Utgående vattentemperatur vid varierande smälttemperatur på PCM Detta innebär a. Större kostnad för spetsvärme b. Lägre andel av energibehovet kan täckas med transporterad energi Beroende på vilken framledningstemperatur som krävs kommer det att behövas mer eller mindre tillsatsenergi. I tabellen nedan redovisas hur stor andel av det totala energibehovet som kan tillgodoses med transporterad energi beroende på smälttemperatur respektive framledningstemperatur. Tabell 1. Andel transporterad energi vid varierande smälttemperatur på PCM Framledningstemperatur 70 C 90 C Smälttemperatur 120 C >100 % 76 % Smälttemperatur 90 C >100 % 62 % Smälttemperatur 60 C 59 % 35 % Ett värde över 100 % innebär att antalet transporter kan minskas och därmed också kostnaderna. Vid mottagarstationen måste ett vattenlager finnas tillgängligt. Detta lager kan dels nyttjas för att ladda ur det mobila lagret oberoende av last, samt för att tillfredsställa behovet under den tid som inget mobilt termiskt lager finns tillgängligt. 2.3 Urladdningstiden I föregående avsnitt antogs effekten på lagret vara 1 MW under vissa angivna förhållanden. Nedanstående diagram visar utgående temperatur från lagret vid effekten 1 14

15 transport av industriell överskottsvärme Olika värmetransporthastighet 120,00 100,00 Ytgående vattentemperatur 80,00 60,00 40,00 1 MW 0,5 MW 20, , , , , , , , , ,00 Tid sekunder Figur 2. Utgående vattentemperatur vid olika effekt på lagret MW och 0,5 MW under samma angivna förhållanden. Exemplet avser ett PCM med en smälttemperatur på 120 o C. Den längre urladdningstiden vid lägre effekt kommer att påverka kostnaderna eftersom pelletspannan måste arbeta under längre tid men också därför att containern är upptagen under längre tid, vilket påverkar logistiken för transport, speciellt under den kalla årstiden. 15

16 transport av industriell överskottsvärme 3. beskrivning av befintlig teknik Forskning och utveckling kring PCM-teknik har bedrivits sedan 50-talet för stationära värmelager, och sedan 90-talet för mobila tillämpningar. Därmed finns vissa kommersiella material och produkter, samt under utveckling mycket lovande teknik. Teknikläget beskrivs här. 3.1 Kommersiellt tillgängliga PCM Transport av termisk energi har inte varit i fokus för de företag som tillverkar PCM. Av den anledningen finns det inte många PCM som har en smältpunkt som ligger inom det intervall som är lämpligt för denna applikation (40 o C 225 o C). Nedan återfinns ett diagram över de material som finns kommersiellt tillgängliga med fasändringsentalpin som funktion av smälttemperatur. Latentvärme Wh/kg Climator Rubitherm EPSLtd Smälttemperatur Figur 3. Kommerciellt tillgängliga PCM grader 3.2 Potentiella PCM Utöver de kommersiella PCM-produkterna ovan så finns ett antal tänkbara kemikalier med lämplig smältpunkt och acceptabel fasändringsentalpi. Dessa summeras i tabell 2 Tabell 2. Smältpunkt och energidensitet för olika PCM Namn Smältpunkt o C Fasändringsentalpi kwh/ ton Totalt energiinnehåll kwh/ton ( o C) Erytritol MgCl. 6H NH 4 Al(SO 4 ) H 2 O PCM MgNO 3. 6H 2 O Ba(OH) 2. 8H 2 O Na 4 P 2 O NaAc

17 transport av industriell överskottsvärme Latentvärme Wh/kg Climator Rubitherm Potentiella EPSLtd Smälttemperatur Figur 4. Potentiella PCM grader 3.3 Egenskaper hos PCM viktiga för transport av energi Smältpunkt och fasändringsentalpi är egenskaper hos PCM som är avgörande för ekonomi och logistik för transport av energi. Dessa faktorer behandlas ingående i senare avsnitt av denna rapport. Andra egenskaper som är viktiga för den tekniska funktionen av systemet är underkylning, temperaturstabilitet, miljökonsekvenser Underkylning kallas ett fenomen som yttrar sig i att stelning (kristallisation) av ett salt startar vid en lägre temperatur än den vid vilken smältning sker. När väl kristallisationen kommer igång stiger temperaturen i blandningen på grund av att latent värme överförs till sensibelt värme. Temperaturen stiger till i närheten av den ordinarie smälttemperaturen. De smältpunkter som anges är alltså inte den vid vilken stelning inträffar. Detta fenomen förklaras bl. a. av att kristallisation inte kan starta från en partikelstorlek som är nära noll. Tillsats av kristaller av samma sort som de som ska kristallisera när smälttemperaturen uppnåtts, s.k. ympning, är ett sätt inom den farmaceutiska industrin för att komma tillrätta med detta fenomen. Detta är naturligtvis inte praktiskt tillämpbart för energitransport. I stället tillsätts kärnbildare till saltblandningen. Det är inte ett trivialt problem att hitta en lämplig kärnbildare. Detta innebär att om man hittar ett PCM som i övrigt har lämpliga egenskaper så måste man göra experimentella studier över kärnbildningen. Vissa av de kärnbildare som används kommersiellt faller sönder och mister sin kärnbildningsförmåga om de utsätts för höga temperaturer. En del, för vissa applikationer lämpliga PCM, faller sönder när de utsätts för höga temperaturer. Natriumpyrofosfat, som är huvudkomponenet i PCM C70 1 från Climator, har en smältpunkt på 70 C men sönderdelas redan vid 80 C. Det är därför endast

18 transport av industriell överskottsvärme lämpligt för vissa applikationer och knappast generellt för energitransport. Det är alltså viktigt att kontrollera temperaturstabiliteten hos såväl PCM som eventuella tillsatser som ska säkerställa funktionen hos PCM. Det är också viktigt att kontrollera miljöeffekter vid hantering av PCM. Ett PCM som föreslagits är bariumhydroxid. En kontroll av detta ämnes egenskaper visar på att 1 till 15 gram vid förtäring kan leda till död. Exponering på skinn eller ögon kan medföra brännskador 2. Detta ämne är därför knappast lämpligt som PCM för energitransport. Det är alltså viktigt att noga kontrollera ett ämnes egenskaper också ur andra synpunkter än de termodynamiska. En slutsats från denna sammanställning är att det är önskvärt att utveckla fler PCM för temperaturintervallet runt 100 grader, och att kandidater kan tänkas vara magnesiumklorid eller sockeralkoholer såsom Erytritol. 3.4 System med direkt värmetransport Med direkt värmetransport menas här att en energibärare står i direkt kontakt med PCM. I de fall denna energibärare inte är densamma som den som distribuerar energi i värmesystemet, vanligtvis vatten, måste en extra värmeväxlare användas för att nyttiggöra energin. I ett sådant system kan man uppnå höga effekter eftersom man får en relativt stor yta för värmetransport när energibäraren dispergeras i det smälta saltet. Genom att saltet kristalliserar runt dropparna av energibärare får man en porös bädd av salt, eventuellt med inkluderad energibärare. Denna bädd kommer också att ha en stor yta tillgänglig för värmetransport när det stelnade saltet sedan ska smälta igen vid laddning av lagret. En nackdel är dock att en del av energibäraren kommer att vara bunden inne i stelnat PCM. Detta i sin tur innebär att energibäraren måste utgöra en större del av volymen än vad som krävs för själva värmetransporten. Energidensiteten på lagret sjunker därmed, vilket kan innebära ökade transportkostnader. Ett exempel på denna inneslutning visas i Figur 5 där man ser hur ett PCM (paraffin i det här fallet) som flyter ovan på värmebäraren vatten expanderar under infrysningen. Det beror på just inneslutning av vatten i det frysta PCM-et

19 transport av industriell överskottsvärme Figur 5. Bäddexpension vid urladdning av ett lager med direkt värmetransport 3 Den idag kommersiellt tillgängliga tekniken är utvecklad av det tyska företaget Trans- Heat GmbH 4. Företaget kan dock inte presentera några långvariga installationer och erfarenheter av tekniken varför en teknisk utvärdering av konceptet är att rekommendera innan eventuell upphandling av tekniken. Figur 6. TransHeat direkt värmetransport 3 V. Martin, B. He, F. Setterwall: Direct contact PCM-water cold storage. To be published

20 transport av industriell överskottsvärme 3.5 System med indirekt värmetransport Indirekt värmetransport innebär att en värmeväxlare placerad i containern är omgiven av PCM. Fördelen med denna konstruktion är att ingen yttre värmeväxlare behövs. Värmebäraren som distribuerar energi i värmesystemet förs direkt in i containerns värmeväxlare. Energidensiteten kan hållas hög genom att värmeväxlaren tillåts uppta högst 20 % av containerns volym. På grund av den låga värmekonduktiviteten på PCM krävs en relativt stor och effektiv yta för värmetransporten för att kunna få tillräckligt hög effekt. Bilden nedan är ett exempel på ett system med indirekt värmeväxling. Bilden är hämtad från Alfred Schneiders hemsida 5. Alfred Schneider uppger att effekten på detta lager uppgår till 125 kw att jämföra med 1 MW hos TransHeat (vid samma temperaturförhållanden) Ett liknande system utvecklas av Ecostorage Sweden AB. Effekten på detta koncept bedöms vara väsentligt högre även om det kan vara svårt att uppnå samma effekt som TransHeat. Figur 7. Alfred Schneider indirekt värmetransport

21 transport av industriell överskottsvärme 4. tre fallstudier För att utreda vilken typ av avnämare som är tekniskt och ekonomiskt möjliga beroende på befintlig energimix och levererad energimängd per sats och per år, har tre fallstudier utförts inom ramen för projektet. Kostnadseffektiviteten för levererad överskottsvärme beroende på lagerteknik och avstånd mellan källa och användare har utvärderats. 4.1 Transport av värme från central kraftvärmeproduktion till lokalt fjärrvärmenät Innehållet i detta kapitel är delvis baserat på ett arbete utfört för Eskilstuna Energi&Miljö 6 (EEM). Rapporten utgör bilaga 1 till denna rapport. Vissa kompletterande beräkningar har utförts här bl.a. för att visa inverkan av framledningstemperaturen för fjärrvärmevattnet. Studien i Eskilstuna bygger på transport av värme från kraftvärmeverket i Eskilstuna till det närbelägna Ärla, ca 20 km från kraftvärmeverket. Transporten sker i 40 fots containrar som rymmer 32 ton fasändringsmaterial. Denna siffra är baserad på antagandet att containern har en s.k. Ice Packing Factor (IPF) på 80 %. IPF definieras som volymandelen PCM i containern. Vid anläggningen i Ärla finns i dag en 200 m 3 vattentank för lagring av energi. Denna tank kan fulladdad lagra 8 MWh värmeenergi (40 80 o C). En sådan lagringsmöjlighet hos mottagaren underlättar systemet med energitransport. Det mobila lagret töms utan hänsyn till det aktuella behovet av värme och därmed underlätta logistiken för transporten. Det totala energibehovet i Ärla är drygt 5 GWh/år med ett effektbehov varierande mellan 100 kw och drygt 1 MW beroende på årstiden. Vidare finns en pelletspanna på 1MW för att klara av att värma upp vattnet från det mobila lagret till den önskade framledningstemperaturen. I dag finns också oljepannor för att klara av spetslast under den kalla årstiden. Följande figur som visar det tänkta systemet i Ärla med mobilt energilager, ackumulatortank och brännare för tillsatsvärme, är baserad på W. Wangs licentiatavhandling 7 I studien har tre olika PCM studerats. I tabellen nedan framgår smälttemperatur, latentvärme i kwh/ton samt lagringskapaciteten i MWh/last. Lagret har förutsetts kunna laddas till en temperatur av 120 o C och urladdningen sker tills det vatten som lämnar lagret har en temperatur av 45 o C. Tabell 3. Smältpunkt och energidensitet för tre utvalda PCM Smälttemperatur o C Latentvärme kwh/ton Lagringskapacitet MWh/last Erytritol ,5 Magnesiumnitrat ,3 Natriumacetat ,3 6 F. Setterwall, W. Wang, V. Martin Preliminary study on heat storage for transportation in Eskilstuna ESSAB W.Wang: Preparation and performance of energy storage materials and application for recovery of industrial waste heat. Mälardalen University Press Licentiate Theses no

22 transport av industriell överskottsvärme Hetvattenackumulator 200 m 3 MTES Pelletpanna 1 MW Figur 8. System hos mottagaren med ackumulatortank och pelletpanna Smältpunktens betydelse för hur stor andel av energibehovet som kan täckas av den transporterade energin har diskuterats tidigare i denna rapport liksom framledningstemperaturens inverkan. För tillämpningsfallet med tre verkliga PCM återges i nedanstående figur hur andelen som täcks med transporterad energi varierar med material och med framledningstemperatur (varierad mellan 70 och 100 o C). Andel transporterad energi 1,20 1,00 0,80 Andel 0,60 Erythritol Magnesiumnitrat Natriumacetat Poly. (Magnesiumnitrat) Poly. (Natriumacetat) 0,40 0, Framledningstemperatur Figur 9. Andel transporterad energi beroende på framledningstemperatur 22

23 transport av industriell överskottsvärme Vid dessa bedömningar har antagits att effekten på lagret är tillräcklig för att tillgodose behovet hos mottagaren, så att den energi som levereras från lagret plus den energi som måste tillsättas för att värma upp det utgående vattnet till framledningstemperaturen är lika med eller större än behovet. Om effekten är för låg måste därför mer energi fås från pelletspannan. I fallet Ärla är medeleffekten under de kallaste dagarna ca 1,5 MW. Medeleffekten med en design som förutsatts vid beräkningarna (baserat på uppgifter från TransHeat) är för erytritol och magnesiumnitrat tillräcklig medan för natriumacetat medeleffekten endast är 1,2 MW. Under de kallaste dagarna kommer därför inte effekten att räcka till. För att bedöma lönsamheten har följande kostnadsdata använts Kostnad för pellets som används i Ärla 300 SEK/MWh Kostnad för flis som använts vid kraftvärmeverket 200 SEK/MWh Inkomst av såld el (inkl. gröna certifikat) 500 SEK/MWh Transportkostnad 11 SEK/km Investering för två containrar inkl. kringutrustning 2,5 MSEK Dagens kostnader för bränsle i Ärla 1,6 MSEK Med ett antagande att elverkningsgraden är 30 % skulle 1 MWh energi kosta 71 kronor vid kraftvärmeverket i Eskilstuna. (200 kronor är kostnaden för det flis som används som bränsle. Med 30 % elverkningsgrad och en intäkt av 500 kronor för varje MWh el som produceras (ikl. Gröna certifikat) blir intäkterna av elförsäljning 150 kronor. För 0,7 MWh producerad värmeenergi blir således kostnaden 50 kronor, eller drygt 71 kronor för 1 MWh värme) I diagrammet nedan visas fördelning av kostnaderna för pellets i Ärla, transporter samt kostnad för värmeenergi i Eskilstuna för de tre PCM som valts. Kostnaderna hänför sig till en framledningstemperatur av 80 o C , , , , ,0 Värme i Eskilstuna Transporter Pellets i Ärla , , ,0 - Natriumacetat magnesiumnitrat erythritol Figur 10. Kostnad för transporterad energi beroende påval av PCM 23

24 transport av industriell överskottsvärme Av diagrammet framgår att totala kostnaderna för transport av värme är avsevärt högre vid användning av material med låg smältpunkt och med låg fasändringsentalpi än för material med höga värden på dessa variabler. Detta beror på att det krävs tillsatsvärme hos mottagaren för komma upp i den önskade framledningstemperaturen på fjärrvärmevattnet. Vid fullt utnyttjande av PCM (dvs ingen tillsatsvärme) uppgår transportkostnaderna till 60 % av den totala driftkostnaden. Återbetalningstiden, beräknad som investerat kapital delat med den årliga besparingen, uppgår till knappt fyra år för erytritol mot drygt nio år för natriumacetat. Återbetalningstidens längd beroende på mängden transporterad energi (värmeverkets storlek), baserat på förhållandena i Ärla (transportavstånd 40 km tur och retur) återges i Figur 11. Återbetalningstid beroende av storlek 16,0 14,0 12,0 Återbetalningstid år 10,0 8,0 6,0 Baserat på Ärla Potens (Baserat på Ärla) 4,0 2, ,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 Storlek på värmeverk GWh/år Figur 11. Återbetalningstid beroende på värmeverkets storlek Med de förutsättningar som gäller i Eskilstuna (kostnader för energi hos leverantör och mottagare av värme) kan man räkna ut att vid ett transportavstånd, tur och retur, som överstiger km blir transporten inte längre lönsam. Återbetalningstiden som funktion av transportavståndet framgår av Figur

25 transport av industriell överskottsvärme Återbetalningstid beroende på transportavstånd Åyterbetalningstid år 20,00 15,00 10,00 5, Baserat på Ärla Expon. (Baserat på Ärla) Transportavstånd t.o.r.km Figur 12. Återbetalningstid beroende på transportavstånd Vidare kan man räkna ut att om kostnaden för värmeenergi som ska transporteras överstiger 150 SEK/MWh finns inte längre någon lönsamhet. Situationen i Eskilstuna är, som nämnts ovan, att kostnaden för värme uppgår till ca 70 SEK/MWh. Återbetalningtid beroende på värmepris 10,00 9,00 8,00 7,00 Återbetalningstid år 6,00 5,00 4,00 Baserat på Ärla Poly. (Baserat på Ärla) 3,00 2,00 1, Värmepris vid laddning SEK/MWh Figur 13. Återbetalningstid beroende på värmepris 4.2 Transport av industriell överskottsvärme till lokalt fjärrvärmenät Detta kapitel är en sammanfattning av ett examensarbete utfört vid högskoleingejörsutbildningen i kemiteknik vid KTH 8 med handledning från Ecostorage, allt inom detta projekt. Examensarbetet återfinns som bilaga 2 till denna rapport. Den principiella 8 J. Ahnemark: Transport av överskottsenergi från Ovako Steel i Hofors till Torsåker med hjälp av PCM. Examensarbete högskoleingenjörsutbildningen kemiteknik KTH

26 transport av industriell överskottsvärme Figur 14. besparingar med transporterad energi i relation till fasändringsentalpin för PCM skillnaden mellan detta arbete och det som referats ovan är att vid omhändertagande av industriellt överskottsvärme kan temperaturen vid laddning varieras inom vidare gränser. Vid höga laddningstemperaturer blir då energidensiteten högre och man kan använda PCM med högre smälttemperatur. I examensarbetet har därför laddningstemperaturerna valts till 100 och 224 o C (Temperaturen hos mättad vattenånga med 25 bars tryck. En sådan ånga levereras av Hofors Energi till OVAKO STEEL). En annan skillnad är att kostnaden för värme vid laddning kan sättas till nära noll. Värmeenergi ska transporteras från Hofors Energi till det 14 km bort belägna lokala fjärrvärmenätet i Torsåker. Hofors Energi utnyttjar överskottsvärme från OVAKO STE- ELs anläggning i Hofors. I likhet med fjärrvärmenätet i Ärla har Torsåker en ackumulatortank för lagring av varmvatten. Tankens volym är 50 m 3 och kan då lagra ca 2 MWh värmeenergi (40-80 o C). Besparingar för användning av transporterad energi jämfört med direkt eldning i en pelletspanna har i examensarbetet beräknats på ett systematiskt sätt genom att fiktiva PCM använts för beräkningarna. Smältpunkt och fasändringsentalpi har varierats inom vida gränser för att se effekterna. Av Figur 14 framgår att lönsamheten med energitransport förbättras med stigande fasändringsentalpi hos PCM. Detta förklaras med den med entalpin ökande energidensiten på lagret. En ökad densitet medför färre antal transporter och därmed lägre kostnader. Smälttemperaturens inverkan har också undersökts sytematiskt, dvs. utan att verkliga PCM använts. Det visas i Figur 15 att smälttemperaturer under fjärrvärmens framledningstemperatur har låg lönsamhet. Vid smälttemperaturer över framledningstemperaturen sjunker lönsamheten. Detta beror på att en större del av energin frigörs som sensibelt värme från ett fast material. Det fasta materialet har en lägre värmekapacitet än det flytande. Energidensiteten vid transport sjunker därför. 26

27 transport av industriell överskottsvärme Smältpunkten påverkar Besparing Smältpunkt Figur 15. Smälttemperaturen påverkar lönsamheten Vidare har fallet transport av energi från Hofors till Torsåker behandlats. Två laddningstemperaturer, 100 och 224 o C, har använts. För den lägre temperaturen har magnesiumnitrat använts som PCM, medan för den högre temperaturen användes erytritol. Tabell 4. Kostnadsbild för transport av energi till Torsåker Magnesiumnitrat har en i förhållande till erytritol låg fasändringsentalpi. Detta förklarar den högre transportkostnaden. Tillskottsenergin, den energi som krävs för att höja fjärrvärmevattnets temperatur till framledningstemperaturen, är högre på grund av den lägre smältpunkten hos magnesiumnitrat. Återbetalningstiderna för investerat kapital är knappt 8 år respektive drygt 3 år för de båda fallen. Med de data som tagits fram för fallet Torsåker kan man konstatera att vid en tranportsträcka tur och retur överstigande ca 70 km finns inte längre någon lönsamhet. Detta resultat överensstämmer med vad som visats ovan i kapitel

28 transport av industriell överskottsvärme 4.3 Transport av värme från central kraftvärmeproduktion till större enskild värmekonsument Avsikten med denna studie är att se om värme med låg temperatur kan transporteras med lönsamhet. Den låga temperaturen kommer från rökgaskondensering. Det innebär att kostnaden för denna energi är nära noll. Temperaturen från rökgaskondenseringen kan vara tillräcklig för att smälta natriumacetat. Smältpunkten för detta PCM är o C. Lagringskapaciteten för en tank rymmande 32 ton PCM är då 2,3 MWh. Inkopplingen av lagret skulle ske på fastighetens primärsida eftersom kravet på framledningstemperaturen då minskar. Nedan visas förbrukningen under året hos en av kunderna, Gallerian, till EEM. Den totala årsförbrukningen i Gallerian uppgår till ca 800 MWh. 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 - Dygnsmedelförbrukning 06-aug 14-nov 22-feb 01-jun 09-sep 18-dec 28-mar 06-jul Figur 16. Dygnsmedelförbrukning MWh/dygn för Gallerian i Eskilstuna I dag försörjs Gallerian med fjärrvärme från EEM. Som framgår tidigare är kostnaden för EEM ca 70 SEK/MWh. En ersättning av de 800 MWh hos gallerian med transporterad värme skulle med detta pris på värme medföra en pay back-tid på ca 50 år. Ska däremot den transporterade värmen ersätta uppvärmning med pellets (eller olja) blir lönsamheten även för små anläggningar betydligt bättre. Med en kostnad på 300 SEK/ MWh (för pellets) och med kostnadsfri värme för laddning av lagret skulle man få en pay back-tid på ca 8 år. Transport av energi med PCM kan alltså vara ett alternativ när det gäller att ansluta nya kunder. Kapitalkostnaden för transport av energi till enstaka kunder med låg total förbrukning kan medföra dålig lönsamhet. Genom att låta två kunder dela på tre tankar skulle lönsamheten kunna höjas. Varje kund har en tank och en tank står vid den centrala anläggningen för laddning. Återbetalningstiden skulle på detta sätt kunna sänkas till 6 år i stället för 8. Det ställer dock högre krav på logistiken. 28

29 transport av industriell överskottsvärme 5. potential I dag produceras 39 % av all fjärrvärme i landet i verk med enbart värmeproduktion medan 42 % produceras i kraftvärmeverk 9. Detta motsvarar i riket en bränslebaserad produktion av enbart värme på nära 19 TWh/år i Sverige. Den bränslebaserade produktionen av fjärrvärme har varit relativt konstant från år 2000 till 2007, medan kraftvärmeproduktionen under samma tid ökat med över 50 % från knappt 13 till drygt 20 TWh/år. En allt större andel av fjärrvärme produceras i kraftvärmeanläggningar. Kraftvärme finns eller planeras 10 i mer än femtio orter runt om i Sverige, i huvudsak med biobränsle eller avfall som energikälla. Runt centralorterna finns en eller flera anläggningar med mindre lokala fjärrvärmenät, oftast eldade med pellets, i samma storleksordning som Ärla och Torsåker (de exempel som valts med ett energibehov på 4 5 GWh/år). De fallstudier som genomförts visar på en lönsamhet för att transportera värme lagrat i PCM förutsatt att transportavståndet inte är för långt (beroende på energikostnader under 100 km t.o.r.). Utgående från att kring varje kraftvärmeverk finns två lokala fjärrvärmenät med en kapacitet på 5 GWh/år vardera skulle den transporterade energin kunna uppgå till GWh/år och därmed skulle elproduktionen, p.g.a. det ökade värmeunderlaget, kunna öka med omkring 200 GWh/år. En ökad biobränslebaserad produktion av 200 GWh/år elektricitet skulle innebära omkring ton/år i minskad koldioxidemission. Vid transport av industriell överskottsvärme är problematiken annorlunda. Genom att kostnaden för den energi som används för lagring är låg blir lönsamheten med transport högre. Den höjda laddningstemperaturen bidrar också till en högre energidensitet vid transporten vilket i sin tur inverkar gynnsamt på kostnaden. Å andra sidan kan man inte tillgodoräkna sig minskade koldioxidutsläpp genom att utnyttja industriell överskottsenergi för uppvärmning av byggd miljö eftersom överskottsvärme inte räknas som en förnybar energiråvara. Med den ökade användningen av biobränsle för uppvärmning (och kylning) blir det brist på denna råvara vilket visar sig i stigande kostnader för bränslet. Om industriell överskottsvärme ersätter biobränsle i lokala värmeverk så kan i sin tur detta biobränsle användas antingen till kraftvärme, drivmedelsproduktion eller till att ersätta direkteldning av fossilbränslen. När det gäller elproduktion har föreslagits att vid uträkning av ändringar i utsläpp koldioxid jämföra med kolkondenskraft. Kolkondens anses vara den värsta boven när det gäller utsläpp av koldioxid. Kan det vara dags att vid bränslebesparingar börja jämföra med fossilbränsleeldning vad gäller utsläpp av koldioxid? EM6/07 29

30 transport av industriell överskottsvärme 6. slutsatser och rekommendationer De genomförda fallstudierna visar att vid ett väl fungerande transportsystem transport av värme i ett PCM-baserat lager till ett lokalt fjärrvärmenät kan vara lönsamt under förutsättning att smälttemperaturen på PCM ligger nära (helst över) den framledningstemperatur som krävs, kostnaden för den energi som används för laddning av lagret understiger 150 SEK/MWh, transportavståndet tur och retur understiger 80 km mottagaren har ett lager för att kunna snabbt tömma den transporterade lagerbehållaren, oberoende av behovet på mottagarsidan mottagaren har möjlighet att tillsätta extra spetsvärme dels för att kunna utnyttja hela den transporterade energin dels för att vid hög belastning (kalla vinterdagar) kunna komplettera lagrets energi med egenproducerad energi Transport av kostnadsfri lågtemperaturvärme, t.ex. från rökgaskondensering, till en mindre förbrukare ( 1 GWh/år), köpcenter eller större kontor, kan vara lönsam under förutsättning att 53 graders värme är tillräckligt för kundens behov, den transporterade värmen ersätter bränsledriven värme, samtransport kan ske till flera kunder Tekniken för transport av termisk energi med hjälp av PCM är i dag inte tillräckligt utvecklad. För att tekniken skall kunna accepteras krävs utveckling av PCM med egenskaper som passar till den tänkta applikationen, bestämning av termodynamiska egenskaper hos dessa PCM, undersökning av underkylning av dessa material i den tänkta applikationen, eventuellt måste nya, kreativa metoder utvecklas för att minimera underkylningen, test av repeterbarheten hos dessa material, undersökning av miljöegenskaper hos dessa material, säkerställa att, om direkt värmetransport skall tillämpas, expansionen av PCMlagret inte äventyrar energidensiteten, i de fall indirekt värmetransport skall tillämpas, utveckling av tekniken till högre effekter. 30

31 transport av industriell överskottsvärme 7. bilagor Bilaga 1 Preliminary study on heat storage for transportation in Eskilstuna Bilaga 2 Transport av överskottsenergi från Ovako Steel i Hofors till Torsåker med hjälp av PCM. 31

32 ECOSTORAGE SWEDEN AB Preliminary study on heat storage for transportation in Eskilstuna Technical Report nr. ESSAB Fredrik Setterwall,Weilong Wang and Viktoria Martin The report summarizes the results from a study performed for Eskilstuna Energi&Miljö

33 Summary Calculations indicate technical and economical feasibility of transportation of thermal energy from a cogeneration power plant to a local district heating network thus replacing the use of bio mass or fossil fuel. Depending on the demand curve and the required temperature more than 50 % of the demand could be covered by transported heat. Before a demonstration project could be realized new PCM has to be developed. The criteria for the development are Melting temperature between 65 and 120 o C. Latent heat of phase change above 70 kwh/tonne. Subcooling mastered by mechanical or other means. Stability corresponding to cycles. A demonstration project to show the feasibility of TransHeat system could start in the beginning of year

34 1. Introduction Theoretical background Instationary heat transfer from the storage tank Calculation for selected PCM Technical limitations for energy transportation Energy density Power Subcooling Temperature stability Meeting with Ronald Strasser TransHeat GmbH Conclusions

35 1. Introduction Transportation of energy is conveniently done by transportation of fuel like oil, with an energy density of 10 MWh/tonne, or bio-fuel with an energy density of 1 MWh/tonne. Also hot water is used as a media for transportation of energy over shorter distances. The energy density of water in district heating systems is in the order of 50 kwh/tonne. Other alternatives are to use phase change materials (PCM) or chemical reactions for transportation. Chemical reactions, however, need a low temperature source for discharge of the energy. This low temperature source is seldom available for heat transportation. Only in special cases is the transportation of heat using chemical reactions applicable. Important for the economy of energy transportation is the energy density of the whole system. It is therefore important not only to have a material with high energy density but also that the fraction of active material in the system is high. In the table below is the energy density given of some selected PCM. The selection is made such that the melting temperature of the PCM is higher than the return temperature of the district heating water. Name Melting point o C Latent heat kwh/ tonne Erytritol MgCl. 6H NH 4 Al(SO 4 ) H 2 O PCM MgNO. 3 6H 2 O Ba(OH). 2 8H 2 O Na 4 P 2 O NaAc Total heat kwh/tonne ( o C) Two systems for energy transportation are found on the web: TransHeat and Alfred Schneider. The TransHeat system is characterized by the direct heat transfer between a heat carrying oil and the PCM. This method leads to the fact that a heat exchanger between the heat carrying oil and the heat carrier (usually water) of the receiving system is required. The company TransHeat GmbH claimes a high charging (5MW) and discharging (1MW) power. The system has been demonstrated using two different PCM: Sodium acetate and Barium hydroxide. At present there is no transportation taking place in Europe using the TransHeat system. 3

36 The Alfred Schneider system is characterized by an indirect heat transfer between the heat carrier of the receiving system and the PCM. The heat exchanger is submerged into the PCM the heat exchanger. The power of the present system is claimed to be 250 kw for charging and 125 kw for discharging. The low power is due to the poor heat conductivity of the PCM. Development work within Alfred Schneider using expanded graphite as a matrix for PCM will increase the power theoretically with a factor of about 5 leading to a charging power of 1,25 MW and a discharging power of 625 kw. The system has never been tested in practical operation and only sodium acetate has this far been considered. Other PCM could be used with the same technology but have not been tested this far. 4