Wärmespeicher im Kalk

CWS-Testanlage für Thermochemische Speicher

Nachhaltige Energieversorgung, basierend auf erneuerbaren Energien, wird nur möglich sein mit entsprechenden Energiespeichern. Eine Variante sind thermochemische Speicher, die langfristig Wärme speichern können. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) untersucht, wie gut sich solare Wärme für industrielle Prozesse und Solarkraftwerke thermochemisch speichern lässt. Dazu hat das DLR am 29. November 2012 in Köln eine Testanlage in Betrieb genommen.

Thermochemische Wärmespeicher speichern Wärme durch endotherme Reaktionen und geben sie durch exotherme Reaktionen wieder ab. In der DLR-Testanlage wird das erstmals in einem größeren Maßstab getestet. Auf 600 Grad Celsius erhitze Luft strömt an Calciumhydroxid vorbei. Dabei entsteht Calciumoxid, das man auch als gebrannten Kalk kennt. Zusätzlich wird Wasserdampf freigesetzt. Fügt man diesen Wasserdampf dem gebrannten Kalk wieder zu, kehrt sich die Reaktion um und es entsteht wieder Calciumhydroxid. Bei dieser stark exothermen Reaktion werden große Mengen an Wärmeenergie wieder frei. Das ganz kann beliebig oft wiederholt werden. Daher eignet sich das System als Thermochemischer Speicher.

Der Calciumoxid/Calciumhydroxid-Speicher kann pro Kubikmeter fünfmal mehr Wärmeenergie speichern als Wasser. Außerdem kann die Energieabgabe direkt gesteuert werden. Während Wasserspeicher trotz Isolierung ihre Wärme nach und nach an die Umgebung abgeben und auskühlen, erfolgt die Energiefreisetzung im Kalkspeicher erst, wenn Wasserdampf zugeführt wird. Die Speichermaterialien sind zudem sehr preisgünstig.

Der Kalkspeicher eignet sich unter anderem für den Nachtbetrieb von Solarkraftwerken. Diese benötigen große Wärmespeicher, um auch in den Abend- und Nachtstunden Strom zu erzeugen. Die bisher eingesetzten Flüssigsalzspeicher sind sehr kostenintensiv. Außerdem sind die Kalkspeicher überall dort einsetzbar, wo energieintensive Prozesse ablaufen, etwa in der Glas-, Keramik- oder metallverarbeitenden Industrie. Energiespeicher können einen Teil der Prozesswärme auffangen und an anderer Stelle wieder zur Verfügung stellen.

In der Testanlage des DLR wollen Wissenschaftler ihre neu entwickelten Werkstoffe und Speicher an anwendungsnahen Versuchsanlagen testen und deren Machbarkeit erproben. Mit der Testanlage lässt sich eine Wärmeleistung von zehn Kilowatt bis zu einem Temperaturniveau von 1.000 Grad Celsius übertragen. Die Testanlage wird vom Ministerium für Innovation, Wissenschaft, Forschung und Technologie des Landes Nordrhein-Westfalen gefördert. Das Vorhaben schließt an das Verbundprojekt „Chemische Wärmespeicherung mittels reversibler Gase und Feststoffreaktionen (CWS)“ an. Innerhalb dieser vom Bundeswirtschaftsministerium unterstützten Untersuchungen ermittelten die Wissenschaftler das Potenzial der Speicher.

Josephin Lehnert

1 Kommentar

  • Wärmespeicher werden (…) in den nächsten Jahren mindestens genauso wichtig werden wie Stromspeicher ! Sie erlauben z.B. die stromgeführte Betriebsart von BHKWs, was bei fortschreitendem Ausbau der Erneuerbaren sehr notwendig sein wird um zu den Morgen- und Abend-Spitzen genügend Strom zu haben. Derzeit laufen die meisten BHKW noch wärmegeführt, der Strom ist ein ‚Nebenprodukt‘ das man eben einspeist, wenn das BHKW gerade läuft, also völlig ungesteuert und daher oft komplett am aktuellen Strombedarf vorbei ! Wenn es gelingen sollte die BHKW stromgeführt zu betreiben, z.B. über eine zeitabhängige und/oder bedarfsgesteuerte Einspeisevergütung, wird das der Energiewende nochmal eine völlig neue Perspektive geben.

    Reine Wasserspeicher im Keller sind zwar sicher preisgünstig, verbrauchen aber zu viel Wohnfläche wenn sie eine nennenswerte Speicherkapazität erreichen sollen. Entwicklungen wie die oben beschriebene des DLR sind daher richtungsweisend, gerade auch weil die verwendeten Materialien völlig unbedenklich sind ! Wer möchte schon einen Latent-Wärmespeicher mit giftigem, hoch korrosivem Barium-Salz im Keller haben ?

    Ich bin aber gespannt wie lange es dauern wird bis aus dem jetzigen Forschungsstand ein verkaufsfähiges Produkt wird. Ich traue den Wissenschaftlern des DLR sicher viel zu, aber hoffentlich holen sie sich für den notwendigen Schritt von der Technologie zu einem verkaufsreifen Produkt echte Profis in Haus 😉 …..