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F. Wallenko:
"Construction of an Ammonia Based Thermochemical Energy Storage Test Rig";
Supervisor: A. Werner, F. Birkelbach; Institut für Energietechnik und Thermodynamik, 2019; final examination: 2019-10-22.

A test rig for the use of a thermochemical energy system was planned and constructed. It consists of a reactor that contains solid copper sulphate as one of the partners of the chemical reaction and a tank, where the other constituent am- monia is stored. The tank and the reactor form a closed system that is connected through pipes. The connection is opened and closed through solenoid valves that are controlled by a PLC. Through the pipes ammonia can stream into the reactor and the copper sulphate is discharged under heat release. For the charging of the energy storage a heating band simulates waste heat and provides the necessary heat for the dissipation of ammonia. In order to store the ammonia it needs to be cooled to −34℃ and condensed. In the thesis different options for the cooling system are proposed. For a fundamental understanding of the thermodynamic states of the con- stituents during the test the test rig is equipped with temperature and pressure sensors. The data acquisition is done by a PLC. Since a suitable cooling system could not be provided tests with another ther- mochemical system were performed. As a solid calcium oxalate monohydrate was used which reacts with water. It was not possible to successfully hydrate the calcium oxalate.

Es wurde ein Versuchsstand für einen thermochemischen Energiespeicher geplant und gebaut. Er besteht aus einem Reaktor, der mit festem Kupfersulfat einen der Reaktionspartner enthält, und einem Tank, indem der zweite Reaktionspartner Ammoniak gespeichert wird. Der Tank und der Reaktor bilden ein geschlossenes System, das durch Rohre miteinander verbunden wird. Diese Verbindung kann durch Magnetventile, die mittels PLC gesteuert werden, geöffnet und geschlossen werden. Durch die Rohre strömt Ammoniak in den Reaktor, wo das Kupfersulfat unter Wärmefreisetung entladen wird. Zum Beladen des Energiespeichers simuliert ein Heizband überschüssige Abwärme und stellt die notwendige Wärme bereit, die zur Freisetzung des Ammoniaks erforderlich ist. Um das Ammoniak speichern zu können, muss es gekühlt und kondensiert werden. In dieser Arbeit werden dafür mehrere Optionen für die Kühlung präsentiert. Für ein profundes Verständnis der thermodynamischen Zusände der Reaktanden während des Betriebes ist der Versuchsstand mit Temperatur- und Drucksensoren ausgestattet. Die Datenverarbeitung erfolgt durch eine Prozesskontrollsoftware. Da ein passendes Kühlsystem nicht bereitzustellen war, wurden Tests mit einem anderen thermochemischen System durchgeführt. Als Feststoff wurde Calciumoxalat-Monohydrat verwendet, das mit Wasser reagiert.

energy storage / thermochemical

https://publik.tuwien.ac.at/files/publik_285140.pdf