13. Juli 2016

Start­schuss für die Wär­me­spei­che­rung in flüs­si­gem Salz

Bau­ar­bei­ten am For­schungs­ge­bäu­de CeraS­to­rE
Bild 1/3, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Bauarbeiten am Forschungsgebäude CeraStorE

Die TE­SIS-An­la­ge ist Teil des Ener­gie­for­schungs­ge­bäu­des CeraS­to­rE am DLR-Stand­ort Köln
Auf­stel­lung ei­nes Tanks
Bild 2/3, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Aufstellung eines Tanks

Die Ein­tank­schichtspei­cher ha­ben das Po­ten­ti­al die Ka­pi­tal­kos­ten im zwei­stel­li­gen Pro­zent­be­reich im Ver­gleich zu mo­men­tan auf dem Markt ver­füg­ba­ren Sys­te­men zu sen­ken.
Sche­ma­ti­sche Dar­stel­lung der An­la­ge
Bild 3/3, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Schematische Darstellung der Anlage

Il­lus­tra­ti­on der Test­an­la­ge für Wär­me­spei­che­rung in Salz­schmel­zen (TE­SIS) mit ver­ti­ka­lem Ein­tank­schichtspei­cher mit Füll­ma­te­ria­li­en und vier Vor­la­gen­be­häl­tern mit ei­ner Ge­samt­salz­mas­se von 115 Ton­nen.

Energiespeicher spielen eine Schlüsselrolle für die Energieversorgung der Zukunft. Am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln hat am 5. Juli 2016 der Aufbau einer Testanlage für Wärmespeicherung in geschmolzenem Salz (TESIS) begonnen.

Energie lässt sich in Form von Wärme in Flüssigkeiten speichern. Im Alltag ist die Wärmespeicherung beispielsweise für Thermosflaschen mit dem Speichermedium Wasser bei Temperaturen bis 100 Grad Celsius bekannt. Das Prinzip, Wärme in Form einer heißen Flüssigkeit zu speichern, wird auch in der TESIS-Versuchsanlage in Köln ausgenutzt. Der Anwendungsbereich der Anlagen des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik liegt allerdings im Bereich der Kraftwerkstechnik und Stromerzeugung, so dass als Speichermedien flüssige Salzmischungen bei wesentlichen höheren Temperaturen im Bereich 180 bis 560 Grad Celsius eingesetzt werden.

Bei der Salzschmelze handelt es sich um eine nicht unter Druck stehende, ungiftige Flüssigkeit, die sich gut pumpen lässt und zudem nicht brennbar ist. Im Vergleich zu anderen Speichertechnologien wie Batterien bieten Flüssigsalzspeicher die Möglichkeit, kostengünstig große Menge an Energie zu speichern. Weiterhin behalten sie ihre Eigenschaften auch über viele Zyklen bei, so dass die Anschaffungskosten für das Speichermedium kalkulierbar bleiben.

Flüssigsalzspeicher werden seit einigen Jahren kommerziell in solarthermischen Kraftwerken an Standorten mit hoher Solarstrahlung eingesetzt. Diese finden sich beispielsweise in Spanien. In einem typischen kommerziellen Kraftwerk mit einer elektrischen Leistung von 50 Megawatt werden etwa 30.000 Tonnen flüssiges Salz eingesetzt.

Technologie für die Energiewende

Neben dem kommerziellen Einsatz in solarthermischen Kraftwerken bietet die Speichertechnologie hohe Potentiale 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.

Die Arbeiten am DLR sollen die Flüssigsalztechnologie weiter entwickeln. Ziel ist es, die Kosten zu senken und die Effizienz zu steigern. Konkret werden in der Testanlage Flüssigsalzkomponenten qualifiziert, verfahrenstechnische Aspekte untersucht und ein neues Speicherkonzept entwickelt. Im Vergleich zum kommerziellen Flüssigsalzspeicherkonzept mit zwei Tanks setzen die Wissenschaftler beim neuen Speicherkonzept lediglich einen Tank ein. Weiterhin werden kostengünstige Füllstoffe wie zum Beispiel Naturstein in das Flüssigsalz eingebracht, um die Salzmenge zu reduzieren. Insgesamt bietet der sogenannte Eintank-Schichtspeicher mit Füllmaterialien das Potential, die Kapitalkosten im zweistelligen Prozentbereich im Vergleich zu momentan auf dem Markt verfügbaren Systemen zu senken.

Forschung nah am Markt

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.

Kontakt
  • Michel Winand
    Kom­mu­ni­ka­ti­on Köln, Bonn, Jü­lich, Rhein­bach und Sankt Au­gus­tin
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

    Po­li­tik­be­zie­hun­gen und Kom­mu­ni­ka­ti­on
    Telefon: +49 2203 601-2144
    Linder Höhe
    51147 Köln
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  • Dr. Thomas Bauer
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

    In­sti­tut für Tech­ni­sche Ther­mo­dy­na­mik
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