Heißes Salz ist die Batterie der Zukunft
Ein neuer Werkstoff und die Nutzung eines neuen Mediums machen die Speicherung von Sonnenenergie billiger. Es geht allerdings nicht um Batterien, die überschüssigen Strom aufnehmen und als Puffer für magere Zeiten dienen. Die Energie wird laut Forschern der Purdue University in Form von Wärme gespeichert.
22.11.2018
Das Verfahren selbst ist nicht neu. Die Crux ist jedoch die relativ niedrige Temperatur der Salzschmelze, die als Speicher dient. Sie liegt bei deutlich weniger als 400 Grad Celsius. Damit ist kein attraktiver Wirkungsgrad erreichbar. Dass es nicht heißer geht, liegt an dem Material, aus dem die Wärmetauscher bestehen, in denen die gespeicherte Sonnenwärme in ein anderes Medium – bisher ist es Wasser, das zu Dampf wird - umwandelt, um Strom zu erzeugen.
Die Forscher setzen statt des bisher üblichen Edelstahls oder einer nickelbasierten Legierung einen Verbundwerkstoff ein, der aus dem keramischen Material Zirkonkarbid und Wolfram aufgebaut ist. Dieser ist extrem hitzebeständig und hält hohe Drücke aus. Deshalb wird er unter anderen für die Düsen von Raketen genutzt.
Das Team um Kenneth Sandhage formte aus dem Verbundmaterial Platten, in denen sich Kanäle befinden. Deren Form hatten Kollegen am Georgia Institute of Technology zuvor per Simulation optimiert. Sie halten alle Temperaturen aus, die mit Solarenergie erreichbar sind. In Solarturmkraftwerken sind es fast 1.000 Grad Celsius. Spiegel, die in einem Dreiviertelkreis angeordnet sind, konzentrieren die Sonnenwärme auf einen Receiver an der Spitze eines Turms. Die Wärme wird in Form von heißer Luft in einen Wärmetauscher geleitet. Hier entsteht Dampf, der einen Turbogenerator antreibt.
Überkritisches Kohlenstoffdioxid
Die Experten entwickelten nicht nur einen Wärmetauscher aus einem anderen Material als üblich. Sie entschieden sich auch für ein anderes Medium, das in einem Turbogenerator Strom erzeugt, nämlich für überkritisches Kohlenstoffdioxid. Bei einem Druck von mehr als 74 bar und einer Temperatur von mehr als 31 Grad Celsius verwandelt sich das Gas in eine Flüssigkeit. In einem Turbogenerator entspannt es sich und wird wieder zu einem Gas. „Wenn wir diese Technik weiterentwickeln, können wir den Anteil an Solarstrom in den USA drastisch erhöhen“, sagt Sandhage. Derzeit beträgt der Anteil weniger als zwei Prozent, obwohl weite Teile des Landes glänzende klimatische Voraussetzungen für die Nutzung von Solarenergie haben.
