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Erneuerbare Energien: Große Salz-Batterien sollen Dunkelflaute verhindern

Unter der Leitung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist eine Speicheranlage für erneuerbare Energie, die als Carnot-Batterie bekannt ist, entstanden. Sie speichert Strom und Wärme in Nitratsalzen.

2 Min.
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Wärmeubertrager in Schneeflocken-Form: das Herzstück der DLR-Batterie. (Bild: DLR)

Solarstrom gibt es nicht in der Nacht – Windenergie nicht, wenn keiner weht. Speichersysteme sind dementsprechend ein wichtiger Baustein der Energiewende. Denn sie halten die Energie gespeichert und geben sie bei Bedarf wieder an die Netze ab.

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Das Stromspeicher-Trio

Ganz viele Varianten solcher Speicher gibt es nicht. Schon seit Jahrzehnten im Einsatz – allerdings in viel zu kleinem Maßstab – sind die sogenannten Pumpspeicher. Recht neu, aber stark steigend in der Nutzung, sind die Batteriespeicher, die gerade weltweit wie Pilze aus dem Boden schießen. Die fünf größten Megabatterien stellen wir in einem aktuellen Beitrag vor.

Die dritte Variante eines Großspeichers ist der Wärmespeicher. Hier wird überschüssiger Strom in Wärme umgewandelt. Mit dieser Wärme wird ein kristallines Medium zum Schmelzen gebracht. Wird die Energie dann benötigt, wird das Medium wieder abgekühlt. Die dabei abgegebene Kristallisationswärme wird entweder direkt als Wärmeenergie oder zur Stromgewinnung verwendet.

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DLR testet Grenzen der Carnot-Batterie

Einen solchen Speicher, auch Latentwärmespeicher genannt, hat eine DLR-Kooperation mit Forschung und Industrie nun an den Start gebracht. Es handelt sich um eine sogenannte Carnot-Batterie, die mit rund zwei Kubikmetern Nitratsalzen gefüllt ist.

Sie ist mit einer Hochtemperatur-Wärmepumpe ausgestattet, die den Strom nutzt, um das Salz auf 150 Grad Celsius zu erwärmen. „Latent deswegen, weil das Salz beim Erwärmen schmilzt. Ein Teil der zugeführten Heizwärme steckt scheinbar verborgen, also latent, im Lösen der Bindungen der Salzkristalle“, erläutert Maike Johnson vom DLR.

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Je nach verwendetem Salz können Latentwärmespeicher rund das Doppelte der Energie eines Wärmespeichers ohne Schmelzvorgang aufnehmen. Dabei bestehen die Speicher aus weniger kritischen Materialien im Vergleich zu Batteriespeichern. Gerade die Doppelnutzung von Wärme und Strom prädestiniert die Carnot-Batterien für eine Vielzahl gewerblicher und industrieller Anwendungsfälle.

Einsatzfähig in 10 Jahren

So könnten Carnot-Batterien künftig zum Betrieb lokaler Wärme- und Stromnetze in Wohnsiedlungen eingesetzt werden. Noch aber ist es nicht so weit.

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„Carnot-Batterien haben das Potenzial für einen flächendeckenden Einsatz in einer nachhaltigen Energiewirtschaft. Wir erwarten, dass industriefähige Systeme in rund zehn Jahren am Markt verfügbar sind. Diese sind dann für längere Speicherzeiten und Leistungen von mehreren Megawatt ausgelegt“, erklärt Dr. Andrea Gutierrez vom DLR.

Bis dahin ist noch viel Forschung nötig. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erproben nun unterschiedliche Lastszenarien, Wärmeflüsse und Temperaturverläufe, um die Systemgrenzen auszuloten. Bei größeren Anlagen spielen laut DLR vor allem Wärmeverluste und unterschiedliche Betriebszustände eine Rolle. Mit der Pilotanlage werde dies bereits im Forschungsstadium untersucht, erläutert Maike Johnson.

Zu klären seien vor allem folgende Fragen: „Welche Mengen an Kühlmittel sind nötig? Wie schnell lässt sich das Salz aufheizen und abkühlen? Welche Leistung können wir aus dem Speicher herausholen?“

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