Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) errichtet an seinem Standort in Köln einen neuen Wärmespeicher auf der Basis von geschmolzenem Salz. Das Grundprinzip ist schon erprobt und wird auch schon eingesetzt. Die ankommende Wärme bringt das Salz zum Schmelzen. Dadurch nimmt es die Energie auf und kann sie bei Bedarf wieder abgeben. Flüssigsalz hat dabei vor allem einen Vorteil: Es ist als Speichermedium einfach zu handhaben. „Bei der Salzschmelze handelt es sich um eine nicht unter Druck stehende, ungiftige Flüssigkeit, die sich gut pumpen lässt und zudem nicht brennbar ist“, beschreiben die Forscher des DLR diesen Vorteil.
Bisher vor allem in CSP-Kraftwerke eingesetzt
Die großen Speicher mit geschmolzenem Salz (Molten Salt) werden derzeit vor allem für die Speicherung der ankommenden Wärme aus dem Solarfeld eines konzentrierenden solarthermischen Kraftwerkes (Concentrated Solar Power – CSP) eingesetzt. Dort können sie unter anderem durch die einfachere Handhabung aufgrund des niedrigen Dampfdrucks die Preise für die gespeicherte Kilowattstunde im Vergleich zu Wasser drastisch senken. Solche Kraftwerke stehen schon. In Spanien wurden CSP-Kraftwerke mit Salzspeichern ausgerüstet.
Zentraler Teil der Sektorkopplung
Doch die Anwendungsbereiche sind vielfältiger. So werden sie in Zukunft zu einem zentralen Teil der sogenannten Sektorkopplung. Dabei geht es darum, die Sektoren Strom, Wärme und Mobilität zu verbinden, um die Energieversorgung komplett auf erneuerbare Energien umzustellen. Dann wird Strom, der nicht direkt verbraucht wird, in Speichern eingelagert. Bisher sind das vor allem elektrochemische Speicher, also Batterien. Doch in Zukunft werden auch Wärmeerzeuger mit dem Ökostrom betrieben, der nicht gleich einen anderen Abnehmer findet. Dazu braucht man aber wiederum Anlagen, die diese Wärme abnehmen und erst bei Bedarf wieder in Nahwärmenetze einspeisen. Für solche Anwendungen sind große Wärmespeicher mit geschmolzenen Salzen als Speichermedium wie geschaffen.
Weitere Einsatzgebiete sehen die Kölner Forscher unter anderem in der Flexibilisierung von Kraftwerken und Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen oder in der Nutzung von Abwärme. So könnten Speicher mit geschmolzenen Salzen die Abwärme aus Industrieprozessen aufnehmen, die rückgekühlt werden muss, bevor sie in die Umwelt abgegeben werden darf. Die gespeicherte Wärme kann dann zur Warmwasserversorgung oder zur Beheizung der Gebäude genutzt werden.
Salzmenge verringern
Mit der Testanlagen wollen die Kölner Forscher die Flüssigsalztechnologie weiter entwickeln. So bringen sie Naturstein in das Flüssigsalz ein, um die Salzmenge zu verringern. An die CSP-Kraftwerke Andasol I und II in Almeria in Spanien sind jeweils Speicher mit 28.500 Tonnen Salzschmelze angeschlossen. Diese kann auf einem Temperaturniveau zwischen 300 und 400 Grad Celsius einen thermische Energien von 1.010 Megawattstunden speichern. Das reicht wiederum aus, um eine Turbine mit einer elektrischen Leistung von 50 Megawatt 7,5 Stunden lang anzutreiben. Andasol III hat einen Speicher mit 30.000 Tonnen Flüssigsalz und kann 50 Megawatt Turbinenleistung über acht Stunden betreiben. Solche riesige Salzmengen wollen die Kölner Forscher teilweise durch geeignete Füllstoffe wie eben Naturstein ersetzen, um die Kosten zu reduzieren.
Kosten senken
Außerdem lassen sie einen Tank weg. Denn die bisherigen Flüssigsalzspeicher arbeiten mit zwei Tanks. Beim Betrieb wird dabei in einem Kaltspeicher das Salz bei eine Temperatur von 280 bis 290 Grad Celsius gelagert. Vor dort wird es durch den Wärmetauscher gepumpt und dabei weiter erhitzt. Dann wird es in den Heißspeicher gepumpt. Von dort wird die Wärme entnommen, mit der beispielsweise eine Turbine angetrieben wird. Das Salz kühlt dabei ab und wird zurück in den Kaltspeicher gepumpt. Das neu Speicherkonzept der Kölner basiert auf nur einem Tank, was viel Material, Bauzeit und Platz spart. Zusammen mit der Reduzierung der Salzmenge würde solch ein neues Speicherkonzept die Kapitalkosten im zweistelligen Prozentbereich im Vergleich zu den derzeit eingesetzten Systemen senken, rechnen die Wissenschaftler des DLR vor. Das ist das zentrale Ziel der Forschung an dem neuen Konzept. Die Kölner wollen die technologische Machbarkeit eines solchen innovativen Energiespeichers demonstrieren und zusammen mit Industriepartnern das Konzept zur Marktreife bringen. Der Testspeicher soll im Frühjahr 2017 in Betrieb gehen. (Sven Ullrich)
