Neuartige Speicher

Auf ungewöhnliche Stoffe greifen auch die Wissenschaftler am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) zurück. Sie erforschen zum Beispiel Flüssigsalzspeicher in solarthermischen Kraftwerken. Überschüssige Energie wird dazu genutzt, Salz zu schmelzen. Wenn es beim Erkalten kristallisiert, gibt es die Energie wieder ab.

3D-Visualisierung eines Solarturmkraftwerks mit Flüssigsalz-Speicher. © DLR/ CC-by-sa 3.0

„Speichertanks mit heißem, geschmolzenem Salz könnten dafür sorgen, dass die Kraftwerke auch ohne Licht weiterarbeiten, etwa nachts oder wenn der Himmel wolkenverhangen ist“, erklärt Thomas Bauer, der die DLR-Forschungsgruppe zu Thermischen Systemen für Flüssigkeiten leitet. In den Andasol-Kraftwerken in Spanien etwa werden 28.000 Tonnen Flüssigsalz eingesetzt, um ein Kraftwerk mit 50 Megawatt elektrischer Leistung für 7,5 Stunden nach Sonnenuntergang aus einem Wärmespeicher zu betreiben. Am DLR-Standort Köln wird derzeit die Flüssigsalz-Testanlage TESIS mit über 100 Tonnen Salz errichtet.

Kalk als Wärmespeicher

Große Hoffnungen setzen Forscher auch in den Bereich der Wärmeversorgung, denn deutlich mehr als die Hälfte der eingesetzten Energie in Deutschland wird in Form von Wärme benötigt. „Daher sind innovative Ansätze für den Wärmebereich notwendig“, sagt Marc Linder, Fachgebietsleiter für Thermochemische Systeme am DLR. „Einer davon könnte die Speicherung in Kalk sein.“ Das Material ist günstig und kann sehr große Mengen an Wärme speichern, zu großen Teilen sogar verlustfrei.

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Eine Testanlage betreiben die Forscher bereits; darin reagiert Calciumoxid, auch als Branntkalk bekannt, mit Wasserdampf unter starker Wärmeabgabe. Dabei entsteht Calciumhydroxid. Erhitzt man diesen gelöschten Kalk auf hohe Temperaturen, trennt sich das Wasser wieder ab. „Dieser Prozess der Wärmeabgabe und Wärmeaufnahme ist beliebig oft wiederholbar“, sagt Linder.

Künstliche Fotosynthese

Roel van de Krol geht mit seinem Team am Institut für Solare Brennstoffe des Helmholtz-Zentrums Berlin für Materialien und Energie (HZB) einen gänzlich anderen Weg: Durch künstliche Fotosynthese macht der Materialwissenschaftler aus Sonnenenergie Wasserstoff. In den kommenden zwei Jahren wollen die Forscher ein praxistaugliches System entwickeln, das mehr als acht Prozent der Solarenergie, die auf eine Photovoltaikanlage strahlt, in Wasserstoff umwandelt.

Aufbau einer als künstliches Blatt fungierenden Solarzelle: die n-dotierte Siliziumschicht (schwarz), eine dünne Siliziumoxidschicht (grau), eine Zwischenschicht (gelb) und schließlich die Schutzschicht (braun), auf der die Katalysatorpartikel mit dem Elektrolyten (grün) in Kontakt kommen. © M. Lublow/ HZB

Bisher lag der Anteil unter sechs Prozent auf einer Fläche von nur 0,3 Quadratzentimetern. Am HZB soll die Fläche 50 Quadratzentimeter groß werden. „Das könnte den Durchbruch für die praktische Anwendung bedeuten“, sagt van de Krol. Der Wasserstoff kann in Hochdrucktanks gespeichert werden, bei Bedarf wird daraus über Brennstoffzellen Elektrizität erzeugt.

Die Nachfrage nach all den neuen Ideen und unkonventionellen Wegen in Sachen Energiespeicher ist in jedem Fall gewaltig: Die Bundesregierung hat vorgegeben, dass der Anteil erneuerbarer

Energien bis zum Jahr 2025 im Strombereich auf 40 bis 45 Prozent und bis zum Jahr 2035 auf bis zu 60 Prozent ausgebaut werden soll.

Lars Klaaßen / Helmholtz Perspektiven)
Stand: 27.05.2016