Preiswerte und standortunabhängige Stromspeicher
im Gigawattstundenmaßstab
Mit steigenden Anteilen schwankender erneuerbarer Energie an der Stromerzeugung Deutschlands und der Welt wächst die Notwendigkeit, große Mengen elektrischer Energie über mehrere Tage preiswert zu speichern. Batteriespeicher sind hierfür heute und in absehbarer Zeit zu teuer und zu wenig zyklenfest. Synthetische CO2-neutrale Brennstoffe, die in Gasturbinenkraftwerken verstromt werden, besitzen von allen Energiespeichern die höchste Energiedichte. Sie erfordern zu ihrer Herstellung jedoch große Mengen an Biomasse, die heute und in absehbarer Zukunft vermutlich nicht in ausreichendem Maße hergestellt werden können.
Nach Einschätzung des Physik-Nobelpreisträgers Robert Laughlin (Stanford University) werden in einem CO2-neutralen Energiesystem der Zukunft Strom-Wärme-Strom-Speicher (sogenannte „Carnot-Batterien“) die Schlüsseltechnologie für die Speicherung großer Elektrizitätsmengen darstellen. In einer Carnot-Batterie wird Strom mittels einer Hochtemperaturwärmepumpe in Wärme auf einem Temperaturniveau zwischen 50 °C und 500 °C umgewandelt. Diese Wärme wird preiswert in Wasser (50 °C) oder Flüssigsalz (500 °C) gespeichert und bei Bedarf mittels eines Wärmekraftprozesses in Strom zurückverwandelt. Ein wertvoller Zusatznutzen von Carnot-Batterien besteht in der Möglichkeit, neben gespeichertem Strom auch Wärme und Kälte abzugeben. Letzteres ist für die Dekarbonisierung von Ländern wie Indien und China wichtig.
Das DLR-Institut für Technische Thermodynamik ist der wissenschaftliche Wegbereiter der Energiespeicherindustrie und verfügt durch seine langjährigen Erfahrungen auf dem Gebiet der Hochtemperaturwärmespeicherung über ideale Voraussetzungen für die Entwicklung von Carnot-Batterien.
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die Universität Stuttgart arbeiten seit dem Jahr 2014 intensiv an Konzepten für Carnot-Batterien und entwerfen in Kooperation mit dem KIT eine Forschungsinfrastruktur NADINE, mit der Carnot-Batterien demonstriert und in die industrielle Nutzung überführt werden können.
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Andre Thess · E-Mail: andre.thess@dlr.de · DLR.de