Thermochemical energy storage on the basis of boric acid and copper oxide - towards a sustainable energy provision

Abstract

Leben und Energie sind zweifellos miteinander verbunden. Während ohne Energie kein Leben möglich ist, ist auch ein Überschuss davon schädlich. Paracelsus erkannte bereits, dass es die Dosis sei, die das Gift ausmache. Dieser Schluss trifft auch auf den Umgang mit Energie zu und hier scheint der Mensch hinsichtlich der richtigen Dosis, sowohl für ihn selbst, als auch die Umwelt noch keine entsprechende Balance gefunden zu haben. Als Konsequenz des stetig ansteigenden Energiehungers der Menschheit hat sich der Treibhausgaseffekt zu einer globalen Gefahr entwickelt. Nur mehr ein angemessener, nachhaltiger und effizienter Umgang der Menschen mit Energie kann hierbei mittlerweile Abhilfe schaffen. Diesbezüglich ist eine Energieversorgung basierend auf erneuerbare Energiequellen ohne schädliche Emissionen und ökologischen Fußabdruck das mittel erster Wahl. Leider sind diese Energiequellen derzeit aufgrund von verschiedenen Einflussfaktoren (Wetter, Zeit, Ort...) auf die Energiebereitstellung nur sehr eingeschränkt nutzbar. Die unstete Bereitstellung von Energie passt zudem meist nicht zum tatsächlichen Verbrauch, weshalb viel dieser Energie ungenutzt bleibt. Aufgrund dieser Tatsache, machen erneuerbare Energiequellen nur einen minimalen Teil am Gesamtenergiemix aus wohingegen der Großteil immer noch aus fossilen Energiequellen stammt. Thermochemische Energiespeicher (TCES) können hierbei Abhilfe schaffen und die Nutzung nachhaltiger Energie unterstützen. TCES können als Speichertechnologie nachhaltige Energie mit dem Verbrauch koppeln und so verhindern, dass auf andere nicht nachhaltige Energiequellen zurückgegriffen werden muss. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei vielversprechende Reaktionssysteme, hinsichtlich ihrer Eignung zur Speicherung von thermischer Energie, näher untersucht. Dabei konnten Reaktionseigenschaften, die Kinetik der Reaktion und Einflussfaktoren auf die Reaktion sowie stoffspezifische Herausforderungen, welche noch weiter erforscht werden müssen, festgestellt werden. Diese Arbeit trägt durch die Ergebnisse somit substantiell zur weiteren Forschung auf dem Gebiet der thermochemischen Energiespeicherung und einer hoffentlich nachhaltigen zukünftigen Energieversorgung bei.

Energy and life are inevitable interlinked to each other, while life without energy is impossible, an excess of energy is equally dangerous and harmful. Paracelsus already recognized, that it is the dose, that makes the poison, and it appears as if mankind is still struggling finding the right and healthy dose of energy for itself and the environment. The consequences of humanitys excessive energy hunger, the greenhouse effect, has become a global threat and can only be encountered by a reasonable, sustainable and efficient use of energy. Harnessing renewable energy sources is one promising way of providing energy without harmful emissions or further adverse impacts on the environment. However, the energy provision of such energy sources is unsteady, depending on various influencing factors (time, location, weather...), and is mostly incapable of matching the actual energy demand. As a result, global energy only consists of a small share, of renewable energy sources and a big share of fossil fuels. Thermochemical energy storages (TCES) can offer a solution to the current problem, by bridging the gap between sustainable energy provision and energy demand and thereby supporting the usage of renewable energy sources. Two promising reaction systems were analysed regarding their suitability as thermochemical energy storage. The findings revealed the reaction systems respective characteristics, kinetics and influencing factors on the reaction as well as their - still challenging - properties, calling for further research and improvement. This work therefore, meaningfully contributes to further research on thermochemical energy storages and a sustainable energy provision based on renewable energy sources.