Deutsche Forschungsgemeinschaft bewilligt Großprojekt zu Carnot Batterien
Um zukünftig die Energieversorgung nachhaltig mit Hilfe von Wind und Sonne zu gestalten, benötigen wir große Mengen an Energiespeichern. Sie stellen die benötigte Energie dann zur Verfügung, wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht. Eine vielversprechende Technologie sind Carnot-Batterien, die den nachhaltig erzeugten Strom in Form von Wärme speichern, bei Bedarf wird die Wärme wieder verstromt. Als Teil des DFG-Schwerpunktprogramms 2403 startet am DLR Institut für Technische Thermodynamik das Projekt „MultiPCM“.
Das Speichersystem Carnot Batterie
Nachhaltige Energiequellen liefern bereits heute Strom in großen Mengen, der nicht immer sofort verwendet wird. Eine Carnot-Batterie bietet die Möglichkeit, Strom als Wärme zu speichern. Das Speichersystem wandelt im ersten Schritt den Strom in Wärme um. Dann wird die Wärme unter Zuhilfenahme von Salzschmelzen oder Hochtemperaturkeramikeingespeichert und anschließend mit einer Dampf- oder Gasturbine zu Strom umgewandelt. Der Prozess wird auch als Power-to-Heat-to-Power-Technologie bezeichnet.
Ungewöhnlicher Ansatz
Im Schwerpunktprogramm 2403 ‚Carnot-Batterien: Inverser Entwurf vom Markt bis zum Molekül‘ gehen die Mitglieder des Schwerpunktprogramms an 15 Standorten aus ganz Deutschland einen anderen Weg als sonst. Sie entwickeln, was der Markt benötigt und bauen auf wirtschaftlichen Zielvorgaben für künftige Energiemärkte auf, um sie technisch umzusetzen. Carnot-Batterie-Speichersystem haben zahlreiche Auslegungsparameter, bisher gibt es jedoch noch keine systematische Methodik diese zu optimieren und zu bewerten.
Das DLR Institut für Technische Thermodynamik entwickelt in dem Teilprojekt MultiPCM eine umfassende Multi-Skalen-Simulation für PCM-Speicher. Das eingesetzte Material, in diesem Fall Salz, ändert dabei seinen Aggregatzustand von fest zu flüssig und umgekehrt.
Die Simulation wird es ermöglichen, das Design des Speichers zu optimieren und seine Leistungsfähigkeit innerhalb eines Carnot-Batterie-Speichersystem zu optimieren. Im Anschluss wird das DLR die Simulation experimentell validieren. Gemeinsames Ziel aller Projektbeteiligten ist es, innerhalb des Schwerpunktprogramms 2403 die Ergebnisse der Teilprojekte zusammenzuführen und einen Rahmen Carnot-Batteriekonzepte zu entwickeln.
Das Schwerpunktprogramm wird unter Leitung von Prof. Dr. Burak Atakan (Universität Duisburg-Essen) und dem Koordinationsteam bestehend aus Prof. Dr. Francesca Di Mare, Prof. Dr. Valentin Bertsch (beide Ruhr-Universität Bochum), Prof. Dr. Andrea Luke (Universität Kassel) und Prof. Dr. André Thess (DLR und Universität Stuttgart) geführt.