Energiespeicher

Kohlekraftwerke sollen gigantische thermische Akkus werden

| Redakteur: Katharina Juschkat

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Die Energiewende braucht neue Speichertechnologien, um besser auf Schwankungen reagieren zu können. Das DLR will jetzt testweise ein altes Kohlekraftwerk in einen gigantischen, thermischen Akku umwandeln.

Die Stromversorgung wird mehr und mehr auf erneuerbare Energien umgestellt – und steht damit vor einem Problem: Erneuerbare Energien unterliegen großen Schwankungen, denn sie sind abhängig von Windstärke oder Sonneneinstrahlung. Die konventionellen Kohle- und Gaskraftwerke können dagegen konstant den gleichen Betrag liefern. Um dennoch auf die zukunftsfähigen Energieträger umzustellen, braucht es neue Speichertechnologien, die den in Hochzeiten produzierten Strom so lange speichern können, bis er benötigt wird. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) will deshalb konventionelle Kraftwerke zu Wärmespeicherkraftwerken mit Flüssigsalz als Speichermedium umrüsten.

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Aus Kohlekraftwerk wird gigantischer Akku

Der Erfolg der Energiewende hängt von der Entwicklung neuer Speichertechnologien maßgeblich ab. Darum soll jetzt an einem Kraftwerksstandort im Rheinischen Revier ein Wärmespeicherkraftwerk als Reallabor errichtet werden. Ziel des Baus und Betriebs dieser Pilotanlage ist es, Flüssigsalz-Wärmespeicher einem umfassenden Praxistest zu unterziehen.

„Thermische Speicher bieten das Potenzial, ideale Energiespeicher im Gigawattstunden-Maßstab zu sein“, erläutert Prof. André Thess, Direktor des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik. „Wir brauchen leistungsstarke Energiespeicher mit hohem Wirkungsgrad, die zugleich ortsunabhängig und kostengünstig sind. Sie sind von existentieller Bedeutung für ein zukünftiges Energiesystem auf Basis von erneuerbaren Energien.“ Nur mithilfe der Speicherung können die starken Schwankungen bei der Produktion umweltfreundlicher Wind- und Solarenergie ausgeglichen und die ebenfalls hochdynamische Energienachfrage gedeckt werden.

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Bestehende Kraftwerke weiternutzen

Prof. Bernhard Hoffschmidt, Leiter des DLR-Instituts für Solarforschung, sagt: „Bestehende Kraftwerke zu großen Speicherkraftwerken umzubauen, bietet gleich mehrere Vorteile. Mit der Nachnutzung kann ein Großteil der bestehenden und zum Teil noch jungen und sehr effizienten Kraftwerkstechnik erhalten bleiben. Und indem die Infrastruktur der Kraftwerke zu großen Teilen übernommen wird, spart der Umbau enorme Kosten und Arbeitsplätze können erhalten bleiben.“

100 Tonnen flüssiges Salz zirkulieren in der Testanlage Tesis des DLR in Köln. Sie werden abwechselnd von 250 auf 560 Grad Celsius aufgeheizt und wieder abgekühlt.
100 Tonnen flüssiges Salz zirkulieren in der Testanlage Tesis des DLR in Köln. Sie werden abwechselnd von 250 auf 560 Grad Celsius aufgeheizt und wieder abgekühlt. (Bild: Tests im Industriemaßstab / DLR / CC BY 3.0)

So kann die bestehende Kraftwerksinfrastruktur wie Netzanschlüsse und Turbinen weitergenutzt werden. Nur die Zulieferung des Rohstoffs und die Speicher ändern sich. Als Zwischenschritt auf dem Weg zum vollständig kohlenstoffdioxidfreien Third Life – nach einem ersten Leben als Kohle- und dem zweiten als Gaskraftwerk – ist zunächst ein Hybridkraftwerk denkbar, in dem ein Mix aus wärmespeicher- und gasbefeuertem Dampf den Strom generiert.

Flüssigsalz als hochenergetisches Speichermedium

Als erfolgversprechendes Speichermedium stellte sich Flüssigsalz heraus. Salz wäre in mehrerlei Hinsicht ideal: Es ist kostengünstig, weltweit verfügbar und kann in flüssiger Form bei Temperaturen zwischen 170 und 560 Grad Celsius eingesetzt werden. Wärmeenergie in Flüssigsalz zu speichern, testeten die DLR-Forscher seit September 2017 mit der Testanlage „Tesis“ (Test Facility for Thermal Energy Storage in Molten Salt) des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik am Standort Köln.

Prof. Karsten Lemmer, DLR-Vorstandsmitglied für Energie- und Verkehrsforschung, erklärt: „Mit Blick auf die Versorgungssicherheit muss das Energiesystem auf allen Ebenen stark flexibilisiert werden, um Stromerzeugung und -nachfrage auch bei hohen Anteilen schwankender Erzeugung erneuerbarer Energien aufeinander abzustimmen. Dazu gehört auch die Kopplung der Sektoren Strom, Wärme und Verkehr.“

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