Erfolgreiche Disputation von Benjamin Lucke in der Energieverfahrenstechnik
Entwicklung eines auf Ca(OH)₂ basierenden, durch die Partikelgröße stabilisierten Materials für die thermochemische Energiespeicherung und Untersuchung seiner praktischen Leistungsfähigkeit
Im Rahmen seiner Dissertation hat Dr. Lucke thermochemisches Speichermaterial auf Basis von Calciumhydroxid Ca(OH)₂ entwickelt und umfassend untersucht.
Ziel war es, ein Speichermaterial zu entwickeln, das nicht nur eine hohe Energiespeicherdichte aufweist, sondern auch mechanisch stabil ist und sich für den wiederholten Einsatz in technischen Speichersystemen eignet. Hierzu wurde zunächst das Herstellungsverfahren des Speichergranulats systematisch optimiert. Ein besonderer Fokus lag auf der Stabilisierung der Granulatkörner sowie auf einem möglichst effizienten Stoff- und Wärmetransport. Das im Zuge dessen entwickelte Beschichtungsverfahren ermöglicht die Herstellung einer stabilisierenden, zugleich flexiblen und semipermeablen Hülle aus Aluminiumoxid um die einzelnen Granulatkörner.
Nach der Optimierung im Labormaßstab wurde das Herstellungsverfahren auf den Technikumsmaßstab übertragen. In einem selbst entwickelten Reaktorsetup wurde das Speichermaterial anschließend unter praxisnahen Bedingungen wiederholt be- und entladen. Die Untersuchungen zeigten, dass das entwickelte Granulat über mehrere Zyklen stabil eingesetzt werden kann und sich damit grundsätzlich für die praktische Nutzung in thermochemischen Wärmespeichern eignet. In einem Demonstrationsversuch konnte zudem ein Heizkreislauf mit dem entwickelten Speichermaterial betrieben werden. Der dabei erreichte Wirkungsgrad ist noch ausbaufähig, bietet jedoch Ansatzpunkte für weitere Optimierungen, insbesondere durch ein angepasstes Reaktordesign.
Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit lag auf der Frage, wie das Speichermaterial nach Ende seiner Nutzungsdauer weiterverwendet werden kann. Hierfür wurde ein Recyclingverfahren entwickelt. Dabei zeigte sich, dass die Zugabe geringer Mengen des recycelten TCES-Materials zu einer Zementmischung deren Festigkeit sogar leicht erhöhen kann, ohne die grundlegenden Eigenschaften des Zements nachteilig zu beeinflussen.
Die Dissertation betrachtet damit den gesamten Lebenszyklus des Speichermaterials, von der Auswahl der Rohstoffe über die Materialentwicklung und Herstellung bis hin zur technischen Anwendung und anschließenden Verwertung. Damit leistete Dr. Lucke einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung nachhaltiger thermochemischer Energiespeicherung und zeigt das Potenzial von Calciumhydroxid als kostengünstigem und weltweit verfügbarem Speichermaterial auf.
Herzlichen Glückwunsch zu dieser innovativen und herausragenden wissenschaftlichen Leistung. Für den weiteren beruflichen Weg wünschen wir Herrn Dr. Lucke viel Erfolg und weiterhin zahlreiche und innovative gute Ideen.