Welches Potenzial haben thermochemische Speicher? Dieser Frage gehen Forscher am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) nach. Mit einer neuen Testanlage untersuchen sie, wie gut sich solare Wärme für industrielle Prozesse und Solarkraftwerke thermochemisch speichern lässt.
Das DLR hat eine Testanlage für thermochemische Speicher in Betrieb genommen. Erstmals untersuchen die Forscher diese Technik im größeren Maßstab als bisher – aktuell mit einer Kapazität von 10 kWh.
Thermochemische Wärmespeicher nehmen Wärme über endotherme Reaktionen auf und geben sie durch exotherme Reaktionen wieder ab. Das Auf- und Entladen kann bei dieser Speicherart beliebig oft wiederholt werden. „Die chemische gespeicherte Wärme kann bis zu 100 Prozent wieder freigesetzt werden, da die Reaktion vollständig reversibel abläuft“, erklärt Dr. Antje Wörner, Abteilungsleiterin beim DLR für Thermische Prozesstechnik.
Zum Aufladen strömt 600 °C warme Luft an Calciumhydroxid vorbei. Bei dieser Reaktion entsteht Calciumoxid, auch bekannt als gebrannter Kalk. Daneben wird Wasserdampf freigesetzt. Entladen wird der Speicher, indem in den Reaktorbehälter kontrolliert Wasserdampf eingeleitet wird. Der gebrannte Kalk wird wieder Calciumhydroxid. Die exotherme Reaktion setzt die Energie in Form von Wärme wieder frei. Im Gegensatz zu klassischen Wärmespeichern, die trotz ihrer Isolierung mit der Zeit auskühlen, kann der chemische Speicher die Wärmeenergie verlustfrei speichern und eignet sich daher besser als Langzeitspeicher. Weitere Vorteile sind, dass er weitgehend auf einem gleichbleibend hohen Temperaturniveau entladen werden kann und dass das Ausgangsmaterial preiswerter ist. Damit eignen sich solche Speicher zum Beispiel für den Einsatz in der Keramikindustrie oder als Speicher für den Nachtbetrieb von Solarkraftwerken.
Calciumoxid speichert mit hoher Energiedichte
Die Energiedichte dieses Speichers ist hoch. Im Vergleich zu Wasser können Calciumoxid-Speicher aufs Volumen bezogen fünf Mal mehr Wärmeenergie speichern. Mit der Testanlage kann das DLR eine Wärmeleistung von 10 kW bis zu einem Temperaturniveau von 1000 °C übertragen. Dabei erforschen die Wissenschaftler Be- und Entladekonzepte für konkrete Anwendung.
Die Testanlage wird vom Ministerium für Innovation, Wissenschaft, Forschung und Technologie des Landes Nordrhein-Westfalen gefördert. Das Vorhaben schließt an das Verbundprojekt „Chemische Wärmespeicherung mittels reversibler Gase und Feststoffreaktionen“ (CWS) an. Innerhalb dieser vom Bundeswirtschaftsministerium unterstützten Untersuchungen ermittelten die Wissenschaftler das Potenzial der Speicher.
(BINE 2012)
