Am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entsteht derzeit die weltweit erste, auf einem innovativen Dampfkraft-Prozess basierende Carnot-Batterie. Sie funktioniert nach dem vom DLR entwickelten CHEST-Verfahren (Compressed Heat Energy STorage).

Carnot-Batterien speichern Strom in Form von Wärme. Sie sind ein zukunftsweisendes Element, um Elektrizität aus erneuerbaren Energien flächendeckend und zuverlässig verfügbar zu machen. Gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie des europäischen CHESTER-Konsortiums (Compressed Heat Energy Storage for Energy from Renewable Sources) arbeitet das DLR-Institut für Technische Thermodynamik in Stuttgart an dieser neuartigen Speicher-Lösung.

„Carnot-Batterien haben das Potenzial, ein wichtiger Baustein für die Energiewende zu werden“, erläutert André Thess, Direktor des Instituts für Technische Thermodynamik. „Denn solche Wärmespeicher lassen sich gezielt in die Netze und Energiesysteme von morgen einbinden, um die zeitlich und örtlich schwankende Stromgewinnung aus Sonnen- und Windenergie auszugleichen sowie Lastspitzen abzudecken.“ Mit einer Speicherkapazität von bis zu tausend Megawattstunden elektrischer Energie kann eine Carnot-Batterie beispielsweise eine Stadt wie Stuttgart stabil mit Strom versorgen. Dadurch lassen sich die Energiesektoren Elektrizität und Wärme effizient koppeln. Zudem soll eine Carnot-Batterie aufgrund der verwendeten Materialien umweltfreundlicher als konventionelle Batterien sein.

Wärme als Zwischenspeicher für erneuerbaren Strom

Eine Carnot-Batterie wandelt mittels einer elektrischen Wärmepumpe gerade nicht benötigten, erneuerbaren Strom in Wärme um. Diese wird in einem kostengünstigen Medium, wie Wasser oder Flüssigsalz, zwischengespeichert. Bei Bedarf lässt sich mittels einer Wärmekraftmaschine die Wärme wieder in Strom zurückumwandeln, wie bei einer Dampfmaschine mit einem Generator.

Die DLR-Forschenden haben mit ihrer langjährigen Erfahrung und Technologiekompetenz auf dem Gebiet der thermischen Energiespeicher das Herzstück der Anlage entwickelt: einen Latentwärmespeicher mit patentiertem Doppelrippenrohr-Wärmeübertrager. Das Besondere daran ist, dass der Wärmespeicher gleichzeitig als Wärmetauscher zwischen Wärmepumpe und Wärmekraftmaschine dient. Dieser im Jahr 2013 vom Institut für Technische Thermodynamik in Stuttgart entworfene Lösungsansatz ist technologisch sehr vielversprechend, weil sich dadurch Energieverluste gegenüber Technologien, wie beispielsweise Druckwasserspeicher, verringern lassen. Dadurch lassen sich höhere Wirkungsgrade der Speicherung (von Strom zu Strom) erzielen.

Neuartige Spezialentwicklungen im Projekt sind auch die Hochtemperatur-Wärmepumpe von der spanischen Großforschungseinrichtung TECNALIA und die Wärmekraftmaschine der Universität Gent. Ein erster Testbetrieb der Pilotanlage soll noch in diesem Jahr erfolgen. Im nächsten Entwicklungsschritt wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler das Konzept in größerem Maßstab testen.

18.9.2020 | Quelle: DLR | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH