DLR: Carnot-Batterie als vielversprechende elektrisch-thermische Speichertechnik

Die DLR-„Carnot-Batterie“ ist eine Stromspeichertechnik im frühen Forschungsstadium. Strom aus Sonne oder Wind soll mit zu entwickelnden Hochtemperaturwärmepumpen in Wärme umgewandelt, diese in Flüssigsalz, Steinen, Keramik oder Flüssigmetall gespeichert und – vielleicht in einem umgebauten Kohlekraftwerk – verlustarm in Strom zurückverwandelt werden.

Die „Berliner Zeitung“ skizziert eine Stromspeichertechnik im frühen Forschungsstadium, nämlich einen elektrisch-thermischen Akku, den DLR-Forscher „Carnot-Batterie“ nennen. Strom, der mit Sonne oder Wind bereitgestellt wurde, werde von Hochtemperaturwärmepumpen in Wärme umgewandelt. „Ein Speichermedium - Flüssigsalz, Steine, Keramik oder seit neuestem auch Flüssigmetalle - hält die Wärme fest.“ Bei Bedarf werde diese mit einem konventionellen Dampfkraftprozess in Strom zurückverwandelt. André Thess, Institutsleiter beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), wo im Verbund mit Karlsruher Wissenschaftlern in Stuttgart und Köln geforscht wird: „So können wir nicht nur nahezu verlustfrei elektrische Energie speichern, sondern wir können sie sogar noch zusätzlich als Hochtemperaturwärme für Industrieprozesse oder als Kälte für die Kühlung von Rechenzentren nutzen.“ Das Herzstück der Technik, den Hochtemperaturwärmespeicher, gebe es schon. Durch Rohrsysteme mit Radialrippen aus Graphit oder Aluminium werde die Wärme mit Gas- oder Dampfströmung auf die jeweiligen Speichermaterialien übertragen. „Nur wenn ihre Formgebung und ihre Größe auf den Millimeter stimmen - ähnlich wie die Profile von Tragflügeln bei Flugzeugen - gelingt eine verlustarme und effektive Wärmeübertragung“, wird Forscher Dan Bauer zitiert, der an einem Latentwärmespeicher arbeite. Als Speichermedium würden Salze wie Natriumnitrat oder eine organische Verbindung wie beispielsweise Paraffine eingesetzt. – Allerdings: Noch existierten keine Wärmepumpen, mit denen man Strom in Hochtemperaturwärme von über 200 Grad Celsius umwandeln könne, schränkt die „Berliner Zeitung“ ein. – Als flüssige Metalle würden Blei, Blei-Wismut, Natrium und Indium-Gallium-Zinn eingesetzt. Während Salze bis etwa 570 Grad Celisus chemisch stabil blieben, schafften Flüssigmetalle bis zu 700 Grad „und möglicherweise noch mehr“. – Als Pilotprojekt haben die Forscher einen Solarofen aufgebaut, in dem der Wärmetransport mit den Flüssigmetallen getestet wird. Dabei werde Sonnenstrahlung auf einen Punkt konzentriert und das flüssige Metall erhitzt. Der Karlsruher Professor Thomas Wetzel: „Durch Kombination der hervorragenden Wärmetransporteigenschaften der Metalle mit preiswerten Speichermaterialien wie Salzen oder Quartzitkies können entsprechende Kraftwerke mehr als 20 Prozent kostengünstiger als bis jetzt Strom produzieren.“ – Kohlekraftwerke ließen sich – unter Verwendung der vorhandenen Turbinen, Generatoren und Netzanbindung – in riesige thermische Energiespeicher umrüsten.