Energie-Frage der Woche: Lässt sich Sonnenenergie speichern?

Solarkraftwerke liefern nur Strom, wenn die Sonne scheint. Daher stehen sie nicht gerade im Ruf als zuverlässiger Stromlieferant. Doch dieser Nachteil lässt sich mit günstigen und möglichst effizienten Speichern beheben. Viele verschiedene Ideen werden derzeit getestet und bereits angewendet. Doch wie vollbringen Speicher das Kunststück, Sonnenenergie zu speichern?

Naheliegend wäre es, den in Solarkraftwerken erzeugten Strom in leistungsfähigen Batterien zu speichern. Doch effiziente Akkus sind schlicht noch zu teuer, um wirtschaftlich im großen Maßstab eingesetzt zu werden. Günstiger ist es die Wärme der Sonnenstrahlung zu speichern – konzentriert in heißen Ölen oder heißer Luft. Denn mit dieser Wärme können Kraftwerksbetreiber auch in dunklen Nachtstunden Luftströme erhitzen und Generatoren zur Stromerzeugung antreiben.

Flüssige Salze speichern Wärme viele Stunden

Flüssige Salze, aufgeheizt auf knapp 400 Grad Celsius, lösen heute in ersten Solarthermie-Kraftwerken das Speicherproblem. So werden nahe der südspanischen Stadt Granada in den Anlagen Andasol 1 und 2 tagsüber über 28.000 Tonnen flüssige Salze aufgeheizt. Diese speichern die Sonnenwärme effizient genug, um bis zu sieben Stunden ohne Sonnenschein Dampfturbinen anzutreiben. Eingesetzt wird eine Mischung aus Kalium- und Natriumnitrat.

"Solche flüssigen Salze haben allerdings den Nachteil, dass sie hohe Kosten verursachen und bei 220 Grad fest und damit nutzlos werden", sagt Rainer Tamme vom DLR-Institut für Technische Thermodynamik in Stuttgart. Die DLR-Forscher arbeiten daher an Alternativen zu den flüssigen Salzen. In einer Testanlage konnten sie bereits zeigen, dass auch schlichter Beton zur Wärmespeicherung über Stunden geeignet ist. "Die Technologie steht im Prinzip zur Verfügung und müsste nur noch von der Industrie aufgegriffen werden", sagt Tamme.

Betonspeicher - Pilotanlage in Kooperation mit der Firma Züblin beim DLR in Stuttgart. Bild: DLR. Bild oben: Solar Millennium

Betonspeicher - Pilotanlage in Kooperation mit der Firma Züblin beim DLR in Stuttgart. Bild: DLR. Bild oben: Salzspeicher im Solarkraftwerk Andasol 1. Quelle: Solar Millennium.

Rieselnder Sand im heißen Luftstrom

Heizt ein Solarthermiekraftwerk nicht Thermo-Öle sondern Luft auf mehrere hundert Grad auf, sind andere Speichermedien nötig. In Erprobung steht derzeit Sand, der in einem heißen Luftstrom erhitzt werden kann. Viel versprechende Versuche laufen dazu in Jülich. Das erste Pilotprojekt mit einem Luft-Sand-Wärmetauscher mit 15 Kilowatt Leistung wurde kürzlich abgeschlossen. Unabhängig davon arbeiten DLR-Forscher an Druckluftspeichern, bei denen mit dem gewonnenen Solarstrom Luft in unterirdischen Kavernen komprimiert wird. Nachts kann diese Luft wieder aus dem Speicher herausströmen und dabei Generatoren antreiben.

Weiter in der Zukunft liegen Konzepte mit thermochemischen Wärmespeichern. Beispielsweise könnte Calziumhydroxid durch Wärme in Wasser und Calzium gespalten werden. Wieder vereinigt, reagieren diese Stoffe miteinander und setzen die ursprünglich verwendete Wärme wieder frei. Der Vorteil: Bei dieser Methode treten nur sehr geringe Verluste auf. Doch bis zu einem ersten Testspeicher müssen die Forscher noch eine geeignete Prozesstechnik entwickeln.

Speicher erhöhen Versorgungssicherheit

Auch wenn neben den flüssigen Salzen heute noch keine dieser vielen Speichermethoden die Marktreife erreicht hat, bergen sie ein großes Potenzial. Dieses wird in den kommenden Jahren in immer größeren Pilotanlagen überprüft werden können. Je nach aufgeheiztem Medium – Öl oder Luft – könnten bald darauf verschiedene Techniken zum Einsatz kommen und so Solarenergie zu einer noch zuverlässigeren Stromquelle machen.

Die DLR-Energiefrage der Woche im Wissenschaftsjahr "Die Zukunft der Energie"

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat das Wissenschaftsjahr 2010 unter das Motto "Die Zukunft der Energie" gestellt. Aus diesem Anlass beantwortet der Wissenschaftsjournalist Jan Oliver Löfken in diesem Jahr jede Woche eine Frage zum Thema Energie in diesem Blog. Haben Sie Fragen, wie unsere Energieversorgung in Zukunft aussehen könnte? Oder wollen Sie wissen, wie beispielsweise ein Wellenkraftwerk funktioniert und wie effizient damit Strom erzeugt werden kann? Dann schicken Sie uns Ihre Fragen. Wissenschaftsjournalist Jan Oliver Löfken recherchiert die Antworten und veröffentlicht sie jede Woche in diesem Blog.

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Über den Autor

Der Energiejournalist Jan Oliver Löfken schreibt unter anderem für Technologie Review, Wissenschaft aktuell, Tagesspiegel, Berliner Zeitung und das P.M. Magazin. Derzeit diskutiert er im DLR-Energieblog aktuelle Themen rund um die Energiewende. zur Autorenseite

Kommentare

1 Kommentar | RSS-Feed Kommentare
Felix
29. Juli 2010 um 09:54 Uhr

Sie schreiben in Ihrem Artikel, dass flüssige Salze, wie sie in den Andasol Anlagen verwendet werden, bei 220 Grad erstarren und damit nutzlos werden und ich denke mir, dass sie damit sogar Anlagenteile zerstören könnten. In einem Anlagenschema habe ich gesehen, dass dies mit Tauchheizkörpern vermieden wird. Allerdings frage ich mich, wie das Erstarren in den Rohrleitungen nachts, während die Anlage still steht, vermieden wird.
Über eine Antwort oder einen Literaturhinweis würde ich mich sehr freuen und bedanke mich schon jetzt für Ihre Bemühungen.