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Wärmespeicher

Thermische Energiespeicher erobern neue Anwendungen

| Autor / Redakteur: Dr. Thomas Isenburg / Stéphane Itasse

In Solarturmkraftwerken – hier ein Modell von Gemasolar – wird die Wärmeenergie in Salzschmelzen gespeichert. Sie können dadurch dann elektrische Energie erzeugen, wenn diese benötigt wird.
In Solarturmkraftwerken – hier ein Modell von Gemasolar – wird die Wärmeenergie in Salzschmelzen gespeichert. Sie können dadurch dann elektrische Energie erzeugen, wenn diese benötigt wird. (Bild: Isenburg)

Energiespeicher stehen schon seit einiger Zeit weit oben auf den Forschungsagenden zur Energiewende. Neben Techniken wie Power-to-Gas, Redox-Flow, Lithium-Ionen-Batterien und Druckluftspeicherwerke treten zunehmend verschiedene Arten von Wärmespeichern auf den Plan

Knapp die Hälfte des Energiebedarfs der EU wird in Form von Wärme benötigt, davon etwa 80 % bei Temperaturen unter 250 °C. Daher spielen der effiziente Wärmeübergang und die Nutzung erneuerbarer Quellen zur Realisierung dieses Wärmebedarfs zentrale Rollen beim Erreichen der Klimaziele der EU.Deswegen kommt der Wärmespeicherung eine Schlüsselfunktion zu.

Der Frage nach dem Vergleich von elektrischen mit Wärmespeichern weicht Dr. Markus Eck, Leiter des Fachgebiets Thermische Energiespeicher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Stuttgart, eher aus: „Die Bewertung der Speichertechniken ist zurzeit schwierig, weil die Situation durch die Speicherung unterschiedlicher Energieformen gekennzeichnet ist.“

Thermische Energiespeicher müssen nicht teuer sein

Ein elektrischer Speicher diene dazu, Strom zwischenzuspeichern. Thermische Speicher dienen dazu, Wärmeenergie zwischenzuspeichern, wie Eck weiter ausführt. Zunehmend findet man jetzt die Tendenz, thermische Speicher indirekt auch als Stromspeicher einzusetzen. Ein Beispiel dafür wären die Druckluftspeicherkraftwerke. Dabei können thermische Energiespeicher zu deutlich geringeren Kosten realisiert werden.

Jüngstes prämiertes Anwendungsbeispiel für thermische Energiespeicher ist das spanische Solarkraftwerk Gemarsolar, das auch auf der Hannover-Messe 2014 mit dem Desertec-Award der Desertec-Stiftung ausgezeichnet wurde. Ein ausschlaggebender Punkt für die Preisvergabe war die thermische Energiespeicherung. Sie ist ein Vorteil der solarthermischen Kraftwerke und gestattet auch die Produktion elektrischer Energie, wenn die Sonne nicht scheint.

Der prämierte Kraftwerkstyp speichert Energie in Form von Salzschmelzen bis zu 15 h lang. Zum Vergleich: In Marokko können die realisierten Parabolrinnenkraftwerkstypen in der Ausbaustufe Noor 1 die Wärme zum Energietransfer und zur Speicherung nur 3 h lagern.

Salzschmelzen als Energiespeicher bewähren sich bereits in der Praxis

Stand der Technik bislang ist die Speicherung der Wärmeenergie in Form von Salzschmelzen. Diese bestehen aus Nitratsalzmischungen und sind im Bereich von 260 bis 560 °C einsetzbar. Entwicklungstendenz ist dabei, die Erstarrungstemperatur abzusenken, damit das Salz über ein breiteres Einsatzspektrum verfügt, oder auch die Temperatur zu erhöhen. Damit erhöht sich letzten Endes die spezifische Speicherkapazität. Eine Forderung sei es, möglichst viel Energie pro Volumeneinheit zu lagern, sagt Eck. Ferner gibt es Untersuchungen zum verbesserten Korrosionsschutz bei den verwendeten Materialien.

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