Solarstrom künftig auch nachts: DLR schafft Durchbruch mit neuem Wärmespeicher

Strom aus Sonnenenergie wird in Zukunft eine Schlüsselrolle für die nachhaltige Energieversorgung spielen. Solarthermischen Kraftwerken mit solarer Direktverdampfung wird hier das größte Potenzial zugeschrieben. Doch die dafür benötigte Sonnenenergie steht nicht immer durchgängig zu Verfügung. Um die Stromproduktion auch auf die Nachtstunden oder auf Zeiten mit starker Bewölkung ausdehnen zu können, sind Wärmespeicher notwendig. Wissenschaftlern des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist es jetzt erstmalig gelungen, einen derartigen Speicher für solar erzeugten Dampf erfolgreich in Betrieb zu nehmen. Im Vordergrund muss auch bei erneuerbaren Energien die Versorgungssicherheit stehen. Das bedeutet, dass die Stromerzeugung von den Schwankungen der Sonnenstrahlung entkoppelt werden muss. 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 betrieben, der Plataforma Solar de Almería in Spanien. Der Speicher leistet 100 Kilowatt bei Temperaturen von mehr als 200 Grad Celsius.

Latentspeichermaterialien minimieren Energieverluste
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 eignen sich so genannte Latentspeichermaterialien. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass die Energiezufuhr beziehungsweise -abfuhr bei nahezu konstanter Temperatur einen Wechsel vom festen in den flüssigen Zustand bewirkt und umgekehrt – ein Prinzip, das im Niedertemperaturbereich, beispielsweise als Handtaschenwärmer schon länger im Einsatz ist.

Anschlussprojekt wird das Speicherprinzip für eine Megawatt-Anlage nutzen
Für den Temperaturbereich, in dem solarthermische Kraftwerke arbeiten, war bislang allerdings keine Umsetzung eines wirtschaftlich attraktiven Systems gelungen. Denn die wesentliche Herausforderung lag für die Wissenschaftler darin, eine ausreichend hohe Leistungsdichte des Speichers zu erreichen. Die experimentellen Ergebnisse führten nun zu einem „Sandwich“-Konzept, 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 Forscher ihr Speicherprinzip auf eine 1 Megawatt-Anlage erweitern. Dabei sollen dann Temperaturen von mehr als 300 Grad Celsius erreicht werden, was die Nutzung von Solarenergie für bestimmte Kraftwerksanwendungen noch attraktiver werden lässt.

Solarwärme für die Industrie
Mit dem Konzept des Latentwärmespeichers ist auch die Grundvoraussetzung geschaffen, Solarwärme für industrielle Prozesse einzusetzen. Denn gerade in der Industrie wird eine konstante und auf den jeweiligen Bedarf abgestimmte Energiemenge benötigt. Solarer Dampf eignet sich beispielsweise für Abläufe in der Baustoff- oder Nahrungsmittelindustrie.

08.11.2007 | Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH