Produksi industri baja, beton, atau kaca membutuhkan lebih dari 20% total konsumsi energi Jerman. Hingga saat ini, 90% bahan bakar yang digunakan untuk proses ini berasal dari bahan fosil.
Peneliti Institut Karlsruhe Teknologi (KIT) sedang mengerjakan satu-satunya sistem penyimpanan panas suhu tinggi berdasarkan teknologi logam cair semacam ini untuk meningkatkan penggunaan sumber energi terbarukan. Logam cair yang sangat konduktif dapat dipanaskan hingga lebih dari 700°C menggunakan listrik ramah lingkungan dan dapat menyimpan panas industri secara fleksibel.
Dari tanggal 22 hingga 26 April 2024, para peneliti akan mempresentasikan model sistem penyimpanan energi mereka di stand KIT di Energy Solutions (Hall 13, Stand C76) Hannover Messe.
Di seluruh dunia, sistem penyimpanan panas bersuhu tinggi sedang dikembangkan untuk memasok panas kepada perusahaan-perusahaan produksi yang intensif sumber daya secara independen dari fluktuasi produksi energi terbarukan. Sistem penyimpanan ini mengubah tenaga listrik menjadi panas, yang kemudian disimpan.
Panasnya dimanfaatkan bila diperlukan, misalnya listrik mahal dan proses produksi tidak bisa dihentikan. Semakin tinggi suhu yang disimpan, semakin baik. Hal ini mengurangi jumlah energi tambahan yang diperlukan untuk mencapai suhu produksi yang diinginkan.
Pabrik percontohan menggunakan garam cair untuk menyimpan suhu sekitar 550°C. Sejauh ini suhu yang lebih tinggi telah dicapai dengan gas. Ketika dipanaskan dengan listrik hingga suhu sekitar 700°C, mereka memindahkan panasnya ke bahan penyimpanan seperti baja, batuan vulkanik, atau terak. “Namun, perpindahan panas dari gas panas ke bahan penyimpanan masih jauh dari efisien,” kata Dr. Klarissa Niedermeier dari Institut Teknologi dan Keamanan Energi Termal KIT.
Perpindahan panas yang sangat baik melalui logam cair
Bersama timnya, dia sedang mengerjakan solusi baru untuk kisaran suhu tinggi: Sistem penyimpanan panas berdasarkan timbal-bismut. “Konduktivitas termal campuran logam cair ini 100 kali lebih tinggi dibandingkan bahan lain yang digunakan dalam sistem penyimpanan,” kata Niedermeier.
Sistem penyimpanan panas suhu tinggi sedang diuji dalam satu putaran. Dalam tangki baja, timbal-bismut yang dipanaskan merembes melalui manik-manik keramik berukuran sekitar 2 mm, melepaskan panasnya ke dalamnya. Ketika panas dibutuhkan lagi, logam cair “dingin” dikembalikan melalui manik-manik dan memanas kembali.
Simulasi di laboratorium logam cair milik KIT, KALLA, telah mengkonfirmasi bahwa penggunaan logam cair meningkatkan efisiensi penyimpanan panas, terutama bila digunakan kemasan yang sangat kompak.
Penyimpanan efisien kelebihan energi ramah lingkungan
“Ketika logam cair dipanaskan dengan tenaga dari sumber energi terbarukan, perusahaan memiliki solusi yang efisien untuk memitigasi fluktuasi pasokan listrik dan memungkinkan penyimpanan energi yang sederhana, murah, dan cepat pada suhu yang sedekat mungkin dengan suhu yang digunakan dalam proses industri. , ”Niedermeier menunjukkan.
Proses ini mempunyai potensi besar untuk melakukan defossilisasi industri. Proses industri di Jerman mengonsumsi panas sebesar 400 terawatt-jam per tahun, dan 90% bahan bakar yang digunakan dalam proses ini adalah fosil.
Sejauh ini, logam cair jarang digunakan dalam sistem penyimpanan panas. Menurut Niedermeier, hal ini terutama disebabkan oleh alasan logistik. Hanya ada sedikit sistem loop tertutup di dunia yang dapat menguji sistem penyimpanan panas tersebut. KALLA memiliki siklus timbal-bismut yang besar, yang antara lain digunakan untuk proyek-proyek baru di bidang sumber energi terbarukan.
Pada Hannover Messe tahun ini, tim akan menampilkan model sistem penyimpanan panas, yang ukurannya sekitar setengah dari sistem sebenarnya di KIT. Sistem di KIT dirancang untuk menyimpan 100 kilowatt-jam panas dan sejauh ini telah diuji pada skala laboratorium pada suhu hingga 400°C.
“Ini adalah sistem penyimpanan panas logam cair di dunia dengan kapasitas sebesar itu. Kami ingin menunjukkan bahwa prinsip ini berhasil dan memiliki potensi besar,” kata Klarissa Niedermeier.