Thermische Energiespeicher (TES) mit modularer Einheit zur Zu- und Abfuhr der Energie, vakuumgedämmten, druck-, vakuum- und temperaturfesten Sicherheits-Leichtbau-Behälter und Funktionsintegration sind nicht am Markt verfügbar. Spezielle anwendungsbezogene Lösungen mit gewissen Einzelfähigkeiten für niedrige Druck- und Temperaturbereiche sind in technisch handhabbarer Form umgesetzt. Für hohe Parameter existieren lediglich technisch und wirtschaftlich sehr aufwändige Lösungen. Eine Funktionsintegration in die spezielle lastabtragende und vakuumgedämmte strukturierte Sicherheits-Doppelwand des Leichtbau-Behälters fand in bisherigen Ausführungen nur im niedrigen Druck- und Temperaturbereich statt. Die Innovationen in diesem Projekt ermöglichen eine drastische Steigerung der Anwendungsbreite durch die individuelle Konfigurierbarkeit je nach Anforderung des Prozesses bei gleichzeitig geringen Bauteilmehrkosten durch eine wirtschaftliche Fertigungstechnologie. Die Funktionsintegration gestattet eine Online-Sicherheits- und Zustandsdiagnose und autarke sowie intelligente Integration in den Prozess. Eine zusätzliche Effizienzsteigerung für TES ist durch die Entwicklung eines neuartigen, modularen Leichtbau-Energiespeichers, insbesondere durch die individuell im Rahmen von Power-to-X-Anwendungen erforderlichen modularen Einheiten zur Zu- und Abfuhr der Energie, die bis zum Reaktordesign reichen, zu erwarten. Die thermische Entkopplung des Arbeits- bzw. Speichermediums von der lastabtragenden Behälterstruktur ermöglicht erstmals den Einsatz von temperaturempfindlichen FKV zur Herstellung leichtbaugerechter und modularer TES-Behälter.
Entsprechend der fachlichen und anlagentechnischen Spezialisierung bearbeitet das IPM innerhalb des vorliegenden Forschungsvorhabens vorwiegend die verfahrenstechnischen Fragestellungen. Insbesondere die Entwicklung der individuell anwendbaren Einheiten zur Zu- und Abfuhr der Energie und der thermochemische Reaktoreinsatz stehen im Fokus der Arbeiten. Weiterhin bearbeitet das IPM das Themengebiet Funktionsintegration. Das Fraunhofer-IWU bearbeitet im Wesentlichen das Themengebiet der Entwicklung, Auslegung und Fertigung des hochwärmedämmenden Leichtbau-Sicherheits-Behälters mit Doppelwand. Dabei steht die Befähigung des extrusionsbasierten 3D-Drucks für eine hohe Produktivität und kosteneffiziente Herstellung der Behälter, die Gewährleistung der Mediendichtheit durch z. B. nachträgliche Versiegelungsprozesse und die Integration der Sensorik idealerweise während des 3D-Drucks im Vordergrund.
Im Ergebnis der Arbeit liegt ein Verfahren zur Herstellung eines auf Kunststoff- bzw. Verbundwerkstoffen basierenden, modularen, individuell konfigurierbaren thermischen Energiespeichers mit integrierter Funktionalität vor.
