Feststoff- und Fluid-Wärmespeicher

1.Grundlagen / Aufbau

In dem aus Hochtemperatur-Beton bestehenden Feststoffspeicher ist im Inneren ein Wärmetauscher aus Stahlrohren integriert. Diese Stahlrohre sind mit einem speziellen Öl gefüllt, welches die Wärme ab- und zuführt. Der Beton kann sich dabei theoretisch auf bis zu 1000°C erhitzen, praktisch werden bisher aber nur ca. 400°C erreicht. /AEE/

2. Speichermaterial

Bei Feststoffspeichern kommt hauptsächlich Hochtemperatur-Beton zum Einsatz. Auch die Verwendung von speziellen Keramiken ist möglich. Eine weitere Alternative, neben Feststoffspeichermaterialien, sind Flüssigsalze (Fluid-Wärmespeicher).

3. Be- und Entladung

Bei der Beladung wird heißes Öl durch die Rohre gepumpt, welches die Wärme an den Beton abgibt. Die Entladung geschieht umgekehrt.

4. Größe

Die bis jetzt entwickelten Speicher besitzen ein Volumen von 600 bis 12.000 m³. /AEE/

5. Anforderungen / Einsatzbedingungen

An das Speichermedium werden besonders hohe Anforderungen gestellt. Die Entwicklung muss daher auf verschiedene Eigenschaften Rücksicht nehmen (hohe spezifische Wärmekapazität, hohe Wärmeleitfähigkeit, thermische Lang-zeitstabilität, thermische Ausdehnung, etc.). /Lanig, Tamme/

6. Kosten / Wirtschaftlichkeit

Die Speicherung durch Flüssigsalze ist wesentlich teurer im Vergleich zum Beton. Die Investitionskosten liegen hier bei etwa 30 - 40 EUR pro kWh, beim Beton hingegen nur bei 15 - 20 EUR pro kWh. Dabei entfallen ca. 40% der Kosten auf den Speicherbeton und 60% auf das Rohrsystem. /AEE/

7. Technische Reife

Die Entwicklung dieser Speichertypen wurde in den letzten Jahren stark vorangetrieben. Dennoch sind Feststoffspeicher noch nicht kommerziell verfügbar. Sie werden zwar bereits praxisnah erprobt, sind aber noch nicht serienreif. Fluidspeicher sind hingegen schon sehr viel weiter entwickelt. Sie werden seit 60 Jahren in den verschiedensten Industriezweigen zur Speicherung industrieller Prozesswärme eingesetzt.

8. Nutzungssektor

Hauptsächlich werden diese Speicher in solarthermischen Kraftwerken zur Speicherung von Hochtemperatur-Wärme verwendet. Dies steigert die Wirtschaftlichkeit enorm, da durch die tageszeitlich bedingte Sonneneinstrahlung ein kontinuierlicher Betrieb nicht aufrecht zu erhalten ist. Es können damit Schwankungen in der Stromeinspeisung kompensiert und somit die Netzintegrität verbessert werden. Des Weiteren können diese Speicher auch in industriellen Prozessen zur Speicherung von Prozesswärme eingesetzt werden.

9. Hersteller

Ein Pilotprojekt des Feststoff-Wärmespeichers wird vom Deutschen Institut für Luft- und Raumfahrt, Stuttgart, betreut.