Artikel vom 08.11.2007, Druckdatum 23.05.2022

Solarenergie zukünftig auch nachts: DLR gelingt Durchbruch mit neuem Wärmespeicher

Strom aus Sonnenenergie wird zukünftig eine Schlüsselrolle für eine nachhaltige Energieversorgung spielen. Solarthermischen Kraftwerken wird hier das größte Potenzial zugeschrieben. Im Gegensatz zu Fotovoltaik Anlagen, die Sonnenlicht direkt in Strom umwandeln, wird in solarthermischen Kraftwerken mit Sonnenstrahlen Dampf erhitzt, der Turbinen zur Stromgewinnung antreibt. Doch die dafür benötigte Sonnenenergie steht nicht immer durchgängig zu Verfügung. Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben jetzt einen neuen Energiespeicher entwickelt, mit dem erstmals die Wärme aus dem mit Sonnenstrahlen erhitzten Dampf wirtschaftlich rentabel gespeichert werden kann.

Im Vordergrund muss auch bei erneuerbaren Energien die Versorgungsicherheit stehen, so das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Das bedeute, dass die Stromerzeugung von den Schwankungen der Sonnenstrahlung entkoppelt werden müsse. Der dazu im DLR entwickelte Wärmespeicher kann den erzeugten Dampf über viele Stunden zwischenspeichern und bei Bedarf, also beispielsweise nachts wieder an das Kraftwerk abgeben. Er wird auf dem größten europäischen Testzentrum für Solarenergie der Plataforma Solar de Almería in Spanien, betrieben. Der Speicher leistet 100 Kilowatt bei Temperaturen von mehr als 200 Grad Celsius. 

Der Dampfspeicher ist das Ergebnis des im Februar 2004 begonnenen EU-Projekts DISTOR (Energy Storage for Direct Steam Solar Power Plants). Unter Federführung des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik befassten sich insgesamt dreizehn Industrie- und Forschungspartner aus fünf Ländern mit der Entwicklung von innovativen Speichersystemen für solare Dampferzeuger. Die Speichersysteme sollen den aus Solarkraft gewonnenen 200 bis 300 Grad Celsius heißen Dampf aufnehmen, zwischenspeichern und dann bei Bedarf mit möglichst wenig Verlust wieder abgeben. 

Hierfür eigneten sich so genannte Latentspeichermaterialien, so das DLR. Sie zeichneten sich dadurch aus, dass die Energiezu- bzw. -abfuhr bei nahezu konstanter Temperatur einen Wechsel vom festen in den flüssigen Zustand bewirke und umgekehrt - ein Prinzip, das im Niedertemperaturbereich, beispielsweise als Handtaschenwärmer, schon länger im Einsatz ist. 

Für den Temperaturbereich solarthermischer Kraftwerke war bislang allerdings keine Umsetzung eines wirtschaftlich attraktiven Systems gelungen. Denn die wesentliche Herausforderung lag für die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler darin, eine ausreichend hohe Leistungsdichte des Speichers zu erreichen. Die experimentellen Ergebnisse führten nach Angaben des DLR nun zu einem Sandwichkonzept, bei dem sich mehrere Schichten aus Graphitfolien und Speichermaterial abwechseln. Das Konzept wurde gemeinsam mit dem Industriepartner SGL zum Patent angemeldet und stellt nun die Basis für weitere Entwicklungsarbeiten dar. 

In einem Anschlussprojekt werden die Forscherinnen und Forscher ihr Speicherprinzip auf eine 1 Megawatt Anlage erweitern. Dabei sollen dann Temperaturen von mehr als 300 Grad Celsius erreicht werden, was den Einsatz von Solarenergie für bestimmte Kraftwerksanwendungen noch attraktiver werden lässt. 

Mit dem Konzept des Latentwärmespeichers sei auch die Grundvoraussetzung geschaffen, Solarwärme für die Prozessindustrie einsetzen zu können, meldet das DRL. Denn gerade in der Industrie werde eine konstante und auf den jeweiligen Bedarf abgestimmte Energiemenge benötigt. Solarer Dampf eigne sich beispielsweise für Prozesse in der Baustoff- oder Nahrungsmittelindustrie. 

Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)


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