Kraftwerke
Kosten reduzieren: Flüssigsalzspeicher mit innovativem Speichermaterial

Flüssigsalz ist ein angesagter Wärmeträger in Hochtemperaturwärmespeichern. Um Kosten zu senken und dadurch weitere Anwendungsbereiche zu erschließen, soll ein Teil des Flüssigsalzes ersetzt werden. Das Wissenschaftsteam im Projekt Newcline forscht daher an einem Eintankkonzept mit wärmespeichernden Steinen.

 Wer kennt es nicht: Je mehr Eiswürfel sich in einer erfrischenden Cola befinden, desto weniger Koffeingetränk ist im Glas. Dieses Prinzip machen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Firma Kraftblock zu eigen. Sie forschen an wärmespeichernden Formsteinen. Ist der Speichertank mit diesen befüllt, wird deutlich weniger Flüssigsalz benötigt. Denn das Salz strömt um die Steine herum beziehungsweise durch sie hindurch und gibt dabei seine Wärme von rund 560 Grad Celsius an die Steine ab.

Flüssigsalz trägt wesentlich zu den Kosten von Hochtemperaturspeichern bei

„Für größere solarthermische Kraftwerksspeicher werden einige 10.000 Tonnen Flüssigsalz benötigt. Bei einem Tonnenpreis von aktuell bis zu 2.000 Euro ist das Salz zusammen mit den bisher üblichen Zweitankspeichersystemen ein erheblicher Kostenfaktor“, erläutert Newcline-Projektleiter Christian Odenthal. Bis zu 50 Prozent der Investitionskosten des Speichers können darauf entfallen. Das soll sich mit dem Forschungsprojekt ändern. Zum einen durch den Einsatz nur eines Tanks, in dem sowohl das kalte als auch das heiße Flüssigsalz zirkuliert. Das spart Wärmeverluste, Platz und Kosten für den zweiten Tank und die damit verbundene Infrastruktur. Zum anderen experimentieren die Forscherinnen und Forscher mit einem neuartigen wärmespeichernden Füllmaterial im Tank. Dadurch ließe sich das kursierende Flüssigsalz-volumen deutlich reduzieren.

Hochtemperaturwärmespeicher könnten künftig in Industriebetrieben eingesetzt werden

Wunschziel der Projektpartner ist es, die Kosten so weit zu senken, dass die Hochtemperaturwärmespeicher nicht nur in solarthermischen Kraftwerken eingesetzt werden können. Im Fokus hat das Wissenschaftsteam beispielsweise die Prozesswärme in Industriebetrieben. Hochtemperaturwärmespeicher könnten die Prozesswärme in Zeiten eines Überangebots ressourcenschonend zwischenspeichern, bevor sie zu Zeiten eines niedrigeren Angebots genutzt wird.

Formsteine müssen durchlässig und gleichzeitig formstabil sein

Newcline ist ein EU-Projekt mit insgesamt fünf Partnern aus drei Ländern. Neben Deutschland sind Spanien und die Schweiz beteiligt. Jeder Partner übernimmt bestimmte Arbeitspakete. Die Aufgaben zwischen den beiden deutschen Forschungspartnern sind klar verteilt: Die Expertinnen und Experten der Firma Kraftblock erarbeiten und testen verschiedene Materialzusammensetzungen für die wärmespeichernden Steine. Diese müssen formstabil und gleichzeitig durchlässig sein, damit das Flüssigsalz möglichst optimal durch sie hindurchfließen kann. Christian Odenthal und sein Team vom DLR beschäftigen sich dagegen vor allem mit der Frage, wie die Formsteine demnächst möglichst optimal in den Versuchstank der „Testanlage für Wärmespeicherung in Salzschmelzen“ (TESIS) auf dem DLR-Gelände in Köln integriert werden können. Dort sollen im nächsten Jahr die ersten Versuche beginnen.

„Der DLR-Tank in unserer Großforschungsanlage ist rund 6 Meter hoch. Damit wir diesen optimal mit den Steinen befüllen können, werden wir ein System aus drei Behältern mit Gitterboden nutzen“, berichtet Odenthal. Diese werden zunächst befüllt und dann aufeinander in den runden Tank gesetzt. Bei der geometrischen Form der Steine haben die Partner nach verschiedenen Tests und mit Hilfe einer Simulationssoftware eine Wabenform als geeignet identifiziert. Diese lässt sich am leichtesten in die runden Behälter integrieren.

Flüssigsalz darf keine Rückstände aus den Speichermaterialien aufweisen

Als nächster Schritt sind Versuche in einem Ofen geplant, um die Produktionsbedingungen und die Qualität der erforderlichen Formsteine zu überprüfen. Das geschieht in Barcelona. Dort sitzt mit der Universitat Politècnica de Catalunya ein weiterer Projektpartner . Außerdem wird Flüssigsalz aus früheren Laborversuchen beim DLR im mit nasschemischen Verfahren analysiert (z.B. Ionenchromatrographie). „Wichtig für uns ist, dass das Flüssigsalz keinerlei Rückstände aus den Füllkörpern aufweist“, erläutert Christian Odenthal. „In unserer TESIS-Versuchsanlage haben wir 80 Tonnen teures Flüssigsalz. Das darf nicht kontaminieren.“ (it)