Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und das Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) arbeiten jetzt gemeinsam mit dem Industriepartner KSB Im Forschungsprojekt LIMELISA an neuartigen elektrothermischen Speichern. Ihnen liegt das Konzept zugrunde, Strom in Form von Wärme zu speichern, die dann bei Bedarf wieder in Strom umgewandelt wird. Solche Speicher sind heute bereits im Einsatz: Die Wärme aus solarthermischen Kraftwerken zum Beispiel wird in Salzschmelzen gespeichert und dann in Dampfturbinen verstromt.
Während sich das DLR im Forschungsprojekt mit solchen Salzschmelzen beschäftigt, konzentriert sich das KIT auf Flüssigmetall-Technologien. Konventionelle Systeme dieser Art arbeiten unter anderem auf Basis von Nitratsalz. Sie können unter anderem aufgrund der verwendeten Werkstoffe und Komponenten wie Pumpen und Ventile aber bislang nur bei Temperaturen von bis zu maximal 560 Grad betrieben werden. „Für die Rückverstromung mit konventionellen Dampfkraftwerken sind deutlich höhere Temperaturen notwendig“, sagt Projektleiterin Klarissa Niedermeier vom Institut für Thermische Energietechnik und Sicherheit (ITES) des KIT. „Am KIT werden wir Schlüsselkomponenten in einem bis zu 700 Grad heißen Bleikreislauf testen.“
Der direkte Kontakt mit dem Flüssigmetall macht dabei spezielle Werkstoffe notwendig, die ebenfalls am KIT entwickelt und getestet werden. Am Institut für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnik arbeitet Alfons Weisenburger an diesen speziellen Stahlmischungen. „Konventionelle Methoden für den Korrosionsschutz reichen bei solchen Temperaturen nicht mehr aus“, erklärt er. „Wir nutzen unter anderem Aluminiumoxid als eine Art Schutzschild, um Pumpen und Armaturen zu schützen.“
Ein großer Vorteil von thermischen Speicherlösungen liegt nach Ansicht des KIT in ihren vielseitigen Einsatzmöglichkeiten, etwa in den Stromnetzen oder in der Sektorenkopplung. Neben dem im Projekt LIMELISA verfolgten Strom-Wärme-Strom-Prozess können die dabei entwickelten Technologien auch dazu verwendet werden, Wärmenetze mit erneuerbarem Strom zu versorgen. In der Industrie wiederum können sie effizient Hochtemperatur-Prozesswärme liefern, wie sie in der Chemie- und Baustoffindustrie oder bei der Metallverarbeitung benötigt wird. „Aktuell wird dieser Hochtemperatur-Wärmebedarf überwiegend mit fossilen Energieträgern gedeckt“, sagt ITES-Leiter Walter Tromm. „Hochtemperatur-Wärmespeicher wären hier eine elegante Option, die zugleich die Nutzung regenerativer Energie für industrielle Schlüsselprozesse erschließt und das Problem der fluktuierenden Verfügbarkeit regenerativer Energiequellen löst“.
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Ich dachte, es gibt schon solche Wärmespeicher aus ganz gewöhnlichen Stahlplatten. Der Wirkungsgrad ist wahrscheinlich höher, als der der Wasserstofferzeugung+Rückverstromung, aber die Speicherdauer dürfte auch begrenzt sein, wegen der permanenten Wärmeverluste eines Hochtemperaturspeichers. Die Stahlplatten sind jedenfalls nicht so giftig wie das Blei, und sie halten noch höhere Temperaturen aus, was den Wirkungsgrad der Rückverstromung verbessert. Dezentral in Wärmenetzen eingesetzt könnte da das wechselnde Windstromangebot im Winter auf Wochenbasis geglättet werden.