Unregelmäßige Energiequelle wird mit Hilfe eines INFICON Lecksuchgerätes zu zuverlässiger Energie

Ein schwedischer Hersteller von Energiespeichersystemen spart durch den Einsatz des Sentrac Strix® Edition Wasserstoff-Lecksuchgeräts von INFICON erhebliche Entwicklungszeit.

Azelio stellt thermische Speicher her, die es den Betreibern von Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien ermöglichen, aus einer Energiequelle, deren Intensität schwankt, gleichmäßig Strom ins Netz einzuspeisen. So können die Betreiber von Solarparks beispielsweise mittags, wenn die Sonne am stärksten scheint, Energie ernten und abends, wenn die Nachfrage am größten ist, Strom liefern.

Die TES.POD-Einheit von Azelio erreicht dies, indem sie 4,4 Tonnen geschmolzenes Aluminium in einem flüssigen Zustand hält und dabei Strom aus einer erneuerbaren Energiequelle nutzt. Aluminium schmilzt bei etwa 600°C. Wenn es einmal flüssig ist, bleibt das Metall in diesem Zustand und behält seine Temperatur für eine lange Zeit bei. Die Wärme wird über einen Wärmetauscher mit flüssigem Natrium entzogen, das einen niedrigen Schmelzpunkt von etwa 100°C hat.

Die Wärme treibt einen Stirlingmotor an. Im Gegensatz zu einem Verbrennungsmotor, bei dem die Wärme im Inneren erzeugt wird, wird der Zylinder eines Stirlingmotors von außen erhitzt. Das Gas im Inneren des Zylinders dehnt sich aus und zieht sich zusammen, um den Kolben zu bewegen der die Kurbelwelle dreht, an der ein Generator angebracht ist.

Ein Gehäuse frei von Leckagen ist unerlässlich

Das Sentrac Strix Edition Wasserstoff-Lecksuchgerät hilft sicherzustellen, dass kein Gas in die Struktur eindringen oder aus ihr austreten kann. Das Arbeitsgas im Stirlingmotor ist Wasserstoff, der aus Leckagen leicht durchdringt, aufgrund seiner geringen Viskosität. Gleichzeitig muss verhindert werden, dass Luft in den Wärmetauscher und den Wärmespeicher selbst gelangt, da Sauerstoff Korrosion verursacht und die Leistung beeinträchtigt. Um Korrosion zu verhindern wird das System mit Stickstoff aufgefüllt und versiegelt.

"Die Einheit soll eine Lebensdauer von 30 Jahren haben. Um einen langen und störungsfreien Betrieb zu gewährleisten, muss das Eindringen von Luft in das System verhindert werden, da Korrosion zu verstopften Kanälen in der Einheit und zur Zersetzung der Keramikbeschichtung im Inneren führen würde. Letztendlich würde die Einheit dann nicht mehr funktionieren. Es ist zu erwarten, dass in geringem Umfang Wasserstoff aus dem Stirlingmotor entweicht, aber die Menge muss kontrolliert werden", sagt Fredrik Edin, Testleiter bei Azelio.

"In der Vergangenheit haben wir Lecksuchspray verwendet, aber der Lecksucher von INFICON ist viel effektiver."

"Der Temperaturbereich ist hier von Bedeutung. Ein Leck, das bei Raumtemperatur kaum bemerkbar ist, kann bei 600°C erheblich sein."

Die große Bandbreite an Temperaturschwankungen würde auch andere gängige Lecksuchmethoden mit geringerer Empfindlichkeit, wie z. B. Druckabfallprüfung, unwirksam machen.

"Das Lecksuchgerät von INFICON ist sehr einfach zu bedienen", sagt Marcus Carlsson, Testleiter bei Azelio.

"Alle Lecks werden schnell und genau erkannt, selbst extrem kleine Lecks. Es ist auch hilfreich, um sehr große Lecks aufzuspüren, bei denen Lecksuchspray einfach weggeblasen werden würde."

Benutzerfreundlicher Handmesskopf

Das Sentrac Strix Edition Wasserstoff-Lecksuchgerät verwendet einen Sensor und Handmesskopf, der selbst in komplexe Geometrien passt, um Lecks genau zu lokalisieren. Der Lecksucher findet Gas schnell und hilft bei der Lokalisierung von Lecks unterschiedlichster Größe.

Das für die Prüfung verwendete Gas ist Formiergas (5% Wasserstoff in Stickstoff), das kostengünstig und nicht brennbar ist. Dieses Gas wird vor der Prüfung in das leere Prüfteil eingeleitet. Ein Bediener oder ein Roboter, der den Messkopf hält, folgt dann dem Umriss des Prüfteils und spürt austretendes Gas auf.

Der Sensor spricht schnell an und erholt sich nach der Exposition rasch, so dass die Prüfung ohne Verzögerung fortgesetzt werden kann.

Selbst sehr große Lecks werden erkannt, ohne dass der Lecksucher übersättigt wird. Darüber hinaus verarbeitet er hohe Wasserstoffmengen im Hintergrund, so dass der Betrieb auch dann fortgesetzt werden kann, wenn der Arbeitsplatz kurzzeitig mit austretendem Formiergas kontaminiert wird.

"Wir verwenden das Sentrac Strix Wasserstoff-Lecksuchgerät für die Qualitätskontrolle, Fehlersuche und Produktentwicklung. Wir haben jetzt drei Lecksucher und sie tragen zweifellos dazu bei, die Zeit für Entwicklung und Herstellung zu verkürzen", sagt Edin.

Eine TES.POD-Einheit kann während 6 Stunden mit bis zu 100 kW aufgeladen werden und je nach Bedarf des Nutzers 13 Stunden oder länger 13 kW Nennleistung liefern. Mehrere TES.POD-Einheiten können nebeneinander zu einem System mit der gewünschten Leistung von bis zu 100 MW kombiniert werden.

Während Batterien zu Beginn langsam geladen werden und in der Mitte des Ladezyklus am effizientesten sind, kann der thermische Speicher von Anfang bis Ende voll geladen werden.

Im Gegensatz zu Batterien verschlechtern sich thermische Speicher nicht mit der Zeit. Der Kern kann nach 30 Jahren der Nutzung noch genauso viel Energie speichern wie im Neuzustand. Er benötigt auch keine seltenen Mineralien wie Lithium und Kobalt, die für die Herstellung von Batterien erforderlich sind. Alle aktiven Materialien - Aluminium, Natrium und Wasserstoff - sind in großen Mengen leicht verfügbar. Der Kern des TES.POD von Azelio besteht aus recyceltem Aluminium, um die Umweltauswirkungen weiter zu minimieren.

"Die ersten Systeme wurden kürzlich an Kunden ausgeliefert, und wir wollen nun die Produktion hochfahren. Wir sehen ein großes Potenzial für dieses Produkt und der Sentrac Strix Wasserstoff-Lecksucher wird Teil unserer weiteren Reise sein", sagt Edin.

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