Systemische, ökologische und ökonomische Bewertung von Latentwärmespeichern auf Basis einer Metallschmelze für industrielle Dampfprozesse

Die Dekarbonisierung der industriellen Dampferzeugung ist essenziell zur Reduktion von CO₂-Emissionen und zur Erreichung der Klimaziele. Latentwärmespeicher (LWS) mit metallischen Phasenwechselmaterialien (PCM) bieten eine vielversprechende Möglichkeit zur Flexibilisierung von Energiesystemen, sind jedoch bislang unzureichend untersucht. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine systemische, ökologische und ökonomische Bewertung der Integration eines LWS in industrielle Dampfprozesse durchgeführt. Dazu werden drei Szenarien verglichen: ein gasbefeuerter Dampfkessel (Referenzszenario), ein elektrischer Dampfkessel und ein elektrischer Dampfkessel mit LWS. Die Ergebnisse zeigen, dass die Integration eines LWS wirtschaftliche Vorteile gegenüber einer direkten Elektrifizierung bietet, indem Lastspitzen ausgeglichen und CO₂-Emissionen gesenkt werden. Allerdings ist die Technologie derzeit noch nicht wettbewerbsfähig mit der fossilen Dampferzeugung, da hohe Strompreise und Investitionskosten die Wirtschaftlichkeit begrenzen. Um das Potenzial von LWS auszuschöpfen, sind weitere Anreize durch politische Maßnahmen und gezielte Forschungsinitiativen erforderlich.

The decarbonization of industrial steam generation is crucial for reducing CO₂ emissions and achieving climate goals. Latent heat storage (LHS) with metallic phase change materials (PCM) offers a promising approach to increasing energy system flexibility but remains insufficiently studied. This study conducts a systemic, ecological, and economic evaluation of LHS integration into industrial steam processes. Three scenarios are compared: a gas-fired steam boiler (reference scenario), an electric steam boiler, and an electric steam boiler with LHS. The results indicate that LHS integration provides economic advantages over direct electrification by balancing peak loads and reducing CO₂ emissions. However, the technology is currently not yet competitive with fossil-based steam generation, as high electricity prices and investment costs limit economic feasibility. To unlock the full potential of LHS, further incentives through policy measures and targeted research initiatives are necessary.