Baubeginn: Erster Flüssigsalzspeicher mit einem Tank

Illustration der TESIS-Testanlage mit vertikalem
Eintank-Schichtspeicher mit Füllmaterialien und vier
Vorlagenbehältern mit einer Gesamtsalzmasse von 115 Tonnen. Die
liegenden Tanks dienen dazu, das Salz im Forschungsbetrieb zu
pendeln und sind für die Zielanwendung nicht erforderlich.
© DLR (CC-BY 3.0)
Sensible Wärme speichern
18.07.2016
Baubeginn: Erster Flüssigsalzspeicher mit einem Tank
Eintank-Schichtspeicher haben das Potenzial,
die Kapitalkosten im zweistelligen
Prozentbereich im Vergleich zu momentan auf
dem Markt verfügbaren Systemen zu senken.
© DLR (CC-BY 3.0)
Hochtemperatur-Wärmespeicher sorgen dafür, dass Kraftwerke flexibler
arbeiten und industrielle Prozesswärme zwischengespeichert werden
kann. Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR)
haben deshalb einen Wärmespeicher für Temperaturen bis 560 Grad
Celsius entwickelt, der die Wärme in geschmolzenem Salz speichert.
Anfang Juli 2016 begann der Aufbau der Testanlage.
Wärme in einer Flüssigkeit zu speichern hat besondere Vorteile: Die
Wärme lässt sich mit hoher Leistung ein- und ausspeichern und über
Leitungen dorthin transportieren wo sie benötigt wird. Dieses Prinzip
nutzen die Forscher auch in der TESIS-Versuchsanlage in Köln. Die
Besonderheit: Die Anlage lässt sich für Kraftwerkstechnik und
Stromerzeugung einsetzen. Als Speichermedien nutzen die
Wissenschaftler flüssige Nitrat – und Nitrit-Salzmischungen, die für hohe
Temperaturen im Bereich von 180 bis 560 Grad Celsius geeignet sind.
Die Salzschmelze steht nicht unter Druck, ist ungiftig, lässt sich gut
Die TESIS-Anlage ist Teil des
Forschungsgebäudes CeraStorE am
pumpen und brennt nicht. Im Vergleich zu anderen Energiespeichern –
DLR-Standort Köln.
© DLR (CC-BY 3.0)
wie etwa Stromspeichern – kann der Flüssigsalzspeicher bis 200 kWh/m3
bei der Temperaturänderung von 250 Kelvin sehr kostengünstig speichern. Zudem behalten die Wärmespeicher
ihre Eigenschaften auch über viele tausend Zyklen bei. Das macht die Anschaffungskosten für das
Speichermedium kalkulierbar.
Die Arbeiten am DLR sollen die Flüssigsalztechnologie weiter entwickeln. Dabei sollen die Kosten gesenkt und
die Effizienz gesteigert werden. Konkret werden in der Testanlage Flüssigsalzkomponenten qualifiziert,
verfahrenstechnische Aspekte untersucht und ein neues Speicherkonzept entwickelt. Im Vergleich zum
kommerziellen Flüssigsalzspeicher-Konzept mit zwei Tanks setzen die Wissenschaftler beim neuen
Speicherkonzept lediglich einen Tank ein. „Wir brauchen nur einen Tank, da wir mit einer Temperaturschichtung
arbeiten – oben heiß und unten kalt“, erklärt Dr. Thomas Bauer, Projektleiter des TESIS-Projektes. Ziel ist es, den
kommerziellen Flüssigsalzspeicher-Konzept mit zwei Tanks setzen die Wissenschaftler beim neuen
Speicherkonzept lediglich einen Tank ein. „Wir brauchen nur einen Tank, da wir mit einer Temperaturschichtung
arbeiten – oben heiß und unten kalt“, erklärt Dr. Thomas Bauer, Projektleiter des TESIS-Projektes. Ziel ist es, den
Tank zu Dreiviertel mit Naturstein zu füllen. „Da Salz etwa zehn Mal teurer als Naturstein ist, lassen sich die
Kosten so erheblich senken. Naturstein hat volumenbezogen eine nahezu identische Wärmekapazität wie Salz“,
weiß der Projektleiter. Insgesamt bietet der sogenannte Eintank-Schichtspeicher mit Füllmaterialien das
Potenzial, die Kapitalkosten – abhängig von den Randbedingungen – um 10 bis 40 Prozent im Vergleich zu
momentan auf dem Markt verfügbaren Systemen zu senken.
Salzspeicher auch in Deutschland denkbar
Flüssigsalzspeicher werden seit einigen Jahren kommerziell in solarthermischen Kraftwerken an Standorten mit
hoher Solarstrahlung eingesetzt, beispielsweise im spanischen Solarkraftwerk Andasol. In einem typischen
kommerziellen Kraftwerk mit einer elektrischen Leistung von 50 Megawatt werden etwa 30.000 Tonnen flüssiges
Salz eingesetzt.
Neben dem kommerziellen Einsatz in solarthermischen Kraftwerken bietet die Speichertechnologie hohe
Potenziale für die Energiewende in Deutschland. Beispiele sind die bessere Nutzung von Abwärme, die in
industriellen Prozessen anfällt und zum Teil rückgekühlt werden muss, bevor sie in die Umwelt abgegeben wird.
Zusätzlich steigert die Technologie die Flexibilität von Kraftwerken und der Kraft-Wärme-Kopplung sowie die
Umwandlung und Speicherung von schwankenden Stromüberschüssen aus erneuerbaren Energien.
Interdisziplinäre Forschung
Ziel der Forschungsarbeiten ist es, die technologische Machbarkeit zu demonstrieren und diese innovativen
Energiespeicher für konkrete Anwendungen in Zusammenarbeit mit der Industrie zur Marktreife zu bringen. Die
Testanlage zur Energiespeicherung mit Flüssigsalz wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
(BMWi) gefördert und ist Teil des interdisziplinären Forschungsgebäudes CeraStorE.
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