Wärmeenergie in Salz speichern

Schlüsselrolle Wärmespeicher

Mit der Anlage im Industriemaßstab können Wissenschaftler und Industriepartner kosteneffiziente Wärmespeicherkonzepte für regelbaren erneuerbaren Strom in der Kraftwerkstechnik und energieintensive Industrieprozesse weiterentwickeln. Die DLR-Forscher rechnen damit, dass sich die Kosten für Flüssigsalzspeicher durch die Weiterentwicklungen im Rahmen der TESIS-Anlage um bis zu 40 Prozent reduzieren lassen.

„Eine unserer großen Herausforderungen bei der Energiewende ist der ressourcen-schonende Umgang mit Energie. Ein wichtiges Mittel um Angebot und Bedarf zu regeln, sind effiziente Speicher. Mit der Thermobatterie TESIS stellt das DLR eine Anlage bereit, mit der Speichertechnologien anwendungsbezogen und in industriellem Maßstab weiterentwickelt werden können“, sagte Prof. Karsten Lemmer, DLR-Vorstand für Energie und Verkehr. In Solarkraftwerken werden Salzspeicher schon seit Jahren eingesetzt, dort sorgen sie dafür, dass die Kraftwerke rund um die Uhr Strom produzieren können. In künftigen Strom-Wärme-Strom-Speichern werden Salze eine wichtige Säule sein. Auch bei energieintensiven Industrieprozessen, zum Beispiel in der Metall-, Zement-, oder Glasproduktion, könnten sie zukünftig verstärkt Abwärme im großen Stil aufnehmen und bei Bedarf wieder abgeben. Industriepartner können die TESIS-Anlage nutzen um ihre Konzepte oder Bauteile zu testen und mit den Kompetenzen aus der Forschung bis zur Marktreife voranbringen.

Ursula Borak, Leiterin der Unterabteilung „Internationales, fossile Energieträger und Kernenergie“ im Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) sagte anlässlich der Einweihung: „Leistungsfähige Speicher sind eine wichtige Technologieoption, wenn es darum geht, die starken Einspeiseschwankungen der erneuerbaren Energien auszugleichen. Die TESIS-Anlage hilft effizientere Wärmespeicher zu entwickeln und Kostensenkungspotentiale zu erschließen. Zudem schließt das DLR damit die Lücke bei der Entwicklung vom Labormaßstab bis zur industriellen Anwendung.“

Speichermedium mit vielen Vorteilen

Salz als Speichermaterial bietet viele Vorteile: Das kostengünstige Material ist weltweit verfügbar und kann in flüssiger Form bei Temperaturen zwischen 170 und 560 Grad Celsius eingesetzt werden. Flüssigsalz kann problemlos gepumpt werden und steht, im Gegensatz zu Wasser, auch bei hohen Temperaturen nicht unter Druck. „Salz als Speichermaterial haben wir in den vergangenen Jahren genau erforscht und kennen die Potentiale des Materials sehr gut. Mit TESIS werden wir dieses Know-how nun bei Energiespeichern für Solarkraftwerke sowie zur Flexibilisierung von Industrieprozessen und Kraftwerksanlagen zum Einsatz bringen“, sagte Prof. André Thess, Leiter des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik anlässlich der Einweihung.

Neues Tankspeicherkonzept und Qualitätstests von Bauteilen

Mit der TESIS-Anlage werden die Speichertechnologien insgesamt weiterentwickelt. Die Wissenschaftler erproben hier erstmals ein neues Konzept mit nur einem Tank. Dabei nutzen sie die Schichtung von unterschiedlich heißem Material, die sich in dem senkrecht stehenden Tank ausbildet. Im oberen Teil befindet sich das heiße Material, im unteren das kühlere. Das Konzept hat den wirtschaftlichen Vorteil, einen der üblichen Tanks einzusparen sowie einen Großteil des Salzes durch ein kostengünstigeres Füllmaterial zu ersetzen. Die Forscher testen in dem Tank unterschiedliche Füllmaterialen aus Keramik oder Gestein. Damit reduzieren sie den Anteil an pumpfähigem Salz und können die Wärmeenergie noch preiswerter speichern.

Im zweiten Teil der TESIS-Anlage können Industriepartner Komponenten und Bauteile von Flüssigsalzanlagen auf den Prüfstand stellen. Unter definierten Bedingungen können sie Ventile und Solarabsorberrohre aber auch Verfahrens- und Messtechnik unter den Extrembedingungen testen, welche die Bauteile später in den Anlagen aushalten müssen.