Windpark in der Ostsee vor der dänischen Küste. Foto: Christian Hinsch für den BWE
HZDR-Forscher: Ende von Kohle und Kernenergie macht neue Speicher unumgänglich
Dresden, 7. Januar 2021. Um Flauten und Sonnenspitzen von Ökostrom-Anlagen auszugleichen, wollen Forscher und Forscherinnen Helmholtz-Instituts Dresden-Rossendorf (HZDR) aus flüssigem Metall und Salzen heiße Großakkus konstruieren. „Das Ende von Kohleverstromung und Kernenergie macht solche Speichersysteme einfach unumgänglich“, betonte Dr. Tom Weier vom HZDR-Fachbereich Magnetohydrodynamik.
Große Megwattstunden-Akkus möglich
Einige der Rossendorfer Systeme sollen bei rund 600 Grad Celsius arbeiten und mehrere Megawattstunden elektrische Energie zwischenspeichern können. Tom Weier und Norbert Weber vom HZDR-Institut für Fluiddynamik werden das internationale Projekt „Soltice“ (deutsch: „Sonnenwende“) leiten. Wegen der besonderen strategischen Bedeutung großer Speicher für die Energiewende schießt die EU dafür acht Millionen Euro zu. Das HZDR übernimmt neben der Projektkoordination auch den Bau der Batteriezellen.
Nach Ausstieg aus Kohle und Kernkraft wird Speicherproblem dringlich
Das Problem dahinter ist längst bekannt: Anders als Kohle- und Kernkraftwerke, die Deutschland nun schrittweise abschaltet, liefern Windräder und Solaranlagen nur recht ungleichmäßig Strom: mal zuviel, wenn der Wind kräftig weht, mal zu wenig, wenn es Nacht ist oder Wolken die Sonne verdunkeln. Um Energiespitzen im deutschen Netz zwischenpuffern und bei Bedarf auch wieder abgeben zu können, hat es schon viele Lösungsvorschläge gegeben, aber bisher hat sich keiner davon breit durchsetzen können: Pumpspeicherwerke gelten als zu langsam, Großspeicher aus Lithium-Ionen-Akkus oder große Kondensatorbänke als zu teuer – und auch die Idee, die Batterien der wachsenden Elektroauto-Flotten als Zwischenspeicher einzusetzen, haben in der Praxis viele technische Tücken.
Künstliche Erdkern aus Flüssigmetall
Da die Helmholtz-Forscher am Stadtrand von Dresden aber ohnehin in ihrer neuen Großforschungsanlage „Dresdyn“ mit flüssigen Metallen experimentieren, um die Zündung von Planetenkernen und Sonnen zu simulieren, wollen sie diese Technologie nun auch für die Energiewende einspannen. Dabei verfolgen sie gemeinsam mit internationalen Partnern zunächst zwei Systemansätze:
Stromspeicher auf Basis von flüssigem Natrium und flüssigem Zink. Grafik: Blaurock für das HZDR
Die Systeme:
1.) 600-Grad-Akku:
Die richtig großen Akkus werden Elektroden aus flüssigem Natrium und Zink haben, dazwischen bei 600 Grad Betriebstemperatur eingeschlossen geschmolzene Salze, die durch eine halbdurchlässige Keramikschaumschicht getrennt werden. „Unsere norwegischen Partner haben bereits mit diesem Aufbau experimentiert und die Funktionstüchtigkeit des Prinzips nachgewiesen“, berichtete Dr. Norbert Weber vom HZDR-Institut für Fluiddynamik. „Hier sollen Energien im Megawattstunden-Bereich gespeichert werden, was solche Batterien für Industrieanwendungen prädestiniert.“
2.) 300-Grad-Akku:
Das zweite, kleinere Modell arbeitet bei 300 Grad, hat zwar auch Flüssigmetall-Elektroden, aber feste Elektrolyte. Hier arbeitet das HZDR mit Partnern aus der Schweiz zusammen. „Im Kilowattstundenbereich angesiedelt, ist für diese Batterien sogar ein Einsatz als Heimspeicher denkbar“, betonte Weber. Dieses System wollen die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen während der vierjährigen Projektlaufzeit auch bis nahe zur Markreife bringen.
TU forscht derweil an Flüssigsalz-Thermospeichern
Parallel dazu arbeiten auch andere Forscher in Dresden an großen Speichern für Ökoenergie. Ein Team an der TU Dresden beispielsweise setzt auch auf geschmolzene Salze, will die Energie der Sonne aber damit nicht elektrisch zwischenspeichern, sondern als Wärme. Das wäre zum Beispiel für Solarthermie-Kraftwerke interessant.
Autor: Heiko Weckbrodt
Quellen: HZDR, Oiger-Archiv
Zum Weiterlesen:
Geschmolzene Salze für die Energiewende
Fraunhofer Dresden arbeitet an Salzakkus
Rossendorf will künstlichen Planetenkern zünden
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