Wärmerückgewinnung Ziegelsteine, Beton oder Basalt als Energiespeicher

Im Kraftwerksbereich oder bei energieintensiven Produktionsprozessen entsteht Wärme. Mit Cell-Flux lagern Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) die Energie preiswert und flexibel hinsichtlich Temperatur, Speichermedium und Leistung.

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Bei Bedarf führen die Wissenschaftler die eingespeicherte Wärme wieder zurück in den Prozess, gleichen Fluktuationen im Wärmefluss aus oder liefern sie an andere Abnehmer. An einer Pilotanlage untersuchen die Stuttgarter das komplette System in verschiedenen Testzyklen. „Der Vorteil des CellFlux-Konzepts liegt in seiner großen Flexibilität hinsichtlich des Temperaturbereichs, der Skalierbarkeit des Speichers sowie der Kosteneffizienz des eingesetzten Speichermediums“, erklärt Dr. Antje Wörner, Leiterin der Abteilung für Thermische Prozesstechnik des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik. Als Speichermedium dienen leicht zu beschaffende Feststoffe wie beispielsweise Ziegelsteine, Beton oder Basalt. Im Vergleich mit herkömmlichen Wärmespeichern wie Flüssigsalzen oder Thermoölen verursachen sie nur einen Bruchteil der Kosten.

Speicherleistung nach Bedarf

Hinter Cell-Flux steht ein Baukastenprinzip. Der Speicher setzt sich aus einzelnen Modulen, den sogenannten Zellen (cell) zusammen. So reagiert das System bedarfsorientiert und passt sich der jeweils erforderlichen Speicherkapazität an, heißt es vom DLR. Über einen Wärmeüberträger gelangt die Prozesswärme an ein Arbeitsmedium, zum Beispiel Luft. Ein Ventilator wälzt die Luft in einem geschlossenen Kreislauf um. Diese strömt (flux) in den einzelnen Modulen durch das feste Speichermaterial und transportiert die Wärme weiter, beschreiben die Forscher. Der modulare Aufbau des Konzepts sorgt dafür, dass sich Wärmespeicher mit großer Kapazität kostengünstig umsetzen lassen.

Gemeinsame Zukunftsaufgabe: Flexibilisierung durch Energiespeicher

Flexible und wirtschaftliche Speicherlösungen für Strom und Wärme stellen nach Ansicht des DLR eine Schlüsseltechnologie für die nachhaltige Umgestaltung unserer Energieversorgung dar. Sie gleichen Schwankungen bei der Stromerzeugung aus Wind- und Sonnenenergie aus. Mit dem Schwerpunkt „Flexibilisierung durch Energiespeicher“ versammelte das vom DLR-Institut für Technische Thermodynamik veranstaltete Stuttgarter Energie-Speicher-Symposium zum vierten Mal mehr als hundert Vertreter aus Wissenschaft und Industrie. In diesem Jahr drehten sich die Beiträge um die Themen Lastenausgleich, rechtliche Rahmenbedingungen, Anwendungsnetzwerke sowie derzeit verfügbare Speichertechnologien. In diesem Rahmen stellten das DLR, das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) sowie die Unternehmen Ludwig-Bölkow-Systemtechnik und KBB Underground Technologies die Studie Plan-DelyKad vor. Die Untersuchung beschäftigte sich mit der großtechnischen Herstellung von Wasserstoff aus überschüssigem Wind- und Sonnenstrom, der Zwischenspeicherung des Gases in Salzkavernen und dem Marktpotenzial des Verfahrens. „Insgesamt zeigt die Studie ein sehr differenziertes Bild“, fasst Prof. Kaspar Andreas Friedrich, der beim DLR-Institut für Technische Thermodynamik die Abteilung für Elektrochemische Energietechnik leitet, zusammen. „Für mobile Anwendungen ist ein Geschäftsmodell erkennbar, für andere Anwendungen von Wasserstoff, zum Beispiel in der chemischen Industrie oder zur Rückverstomung noch nicht. Wie die Entwicklung hier weitergeht, wird aber auch stark von staatlichen Anreizen abhängen“, blickt Friedrich in die Zukunft.

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