Mehr Wärme in Salz speichern

100 Tonnen flüssiges Salz zirku­lieren in der Test­anlage des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR in Köln. Sie werden abwechselnd von 250 auf 560 Grad Celsius aufgeheizt und wieder abgekühlt. Mit der am Mitte September einge­weihten Testanlage TESIS (Test Facility for Thermal Energy Storage in Molten Salt) können Flüssigsalz­speicher sowie einzelne Anlagen­bauteile in einer weltweit einmaligen Form getestet werden. Energie­speicher spielen eine Schlüssel­rolle bei der Transformation des Energie­systems. Vor allem Wärme­speicher haben das Potential, Energie effizient mit sehr geringen Verlusten und kosten­günstig zwischen­zulagern.

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 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 Energie­speichern 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: „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.“

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 André Thess, Leiter des DLR-Instituts für Tech­nische Thermo­dynamik.

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. Die Testanlage im Wert von etwa 3,5 Millionen Euro wurde vom Bundes­ministerium für Wirtschaft und Energie gefördert und zum Teil aus DLR-Eigen­mitteln finanziert. TESIS ist Teil des inter­disziplinären Forschungs­gebäudes CeraStorE. Die Bauzeit und Inbetrieb­nahme der Anlage betrug 14 Monate.

DLR / JOL