Forscher der TU Dresden wollen Solarwärme-Kraftwerke heißer machen

Um die Lieferspitzen von Solar- und Windkraftwerken künftig besser abzufedern und zu verwerten, wollen Forscher der Technischen Universität Dresden (TUD) geschmolzenes Salz einsetzen. Ihre heißen Salzschmelzen können beispielsweise Solarthermiekraftwerke effektiver machen, aber auch neuartige Großspeicher speisen, die den unstetigen Wind- und Solarstrom puffern. Und sie könnten gar neue Perspektiven für die Braunkohle in der Lausitz eröffnen. Probebetrieb bis Ende 2020: Eine erste Testanlage namens „Cosmos“ („COrrosion and heat Storage test facility for MOlten Salts“) haben Christian Knosalla und Lennart Schmies vom Institut für Energietechnik erfolgreich auf dem Dresdner Uni-Campus zum Laufen gebracht. „Zunächst planen wir einen Probebetrieb bis zum Jahresende“, sagt Christian Knosalla. „Danach wollen wir das System ausbauen.“ Derzeit testen sie mit „Cosmos“ vor allem, welche Nickellegierungen, Keramiken oder anderen Werkstoffe am besten den aggressiven und sehr heißen Salzschmelzen auf Dauer standhalten. Ein besonders faszinierender Anwendungsfall für die heißen Salzschmelzen der jungen Wissenschaftler ist die Solarthermie: Kraftwerke auf dieser Basis wandeln Sonnenlicht nicht direkt in Strom um wie die allseits bekannten Photovoltaikanlagen, sondern sie nutzen die Wärme unseres Zentralgestirns. Die meisten dieser Anlagen bündeln das Sonnenlicht mit Tausenden beweglichen Spiegeln, die kreisförmig um einen Turm angeordnet sind. Diese „Heliostate“ fokussieren die Strahlen auf die Turmspitze. Dort erhitzen sie eine Träger-Flüssigkeit. Rohre transportieren die Wärmeenergie dann zu einer Turbine beziehungsweise zu einem Stromgenerator am Boden. In der Regel speisen sie mit der heißen Flüssigkeit auch gut isolierte Silos, die als Zwischenspeicher für die Nacht dienen. Durch diese Puffer können Solarthermie-Kraftwerke rund um die Uhr Energie liefern. Zu viele Wolken in Deutschland: Dabei fungieren bisher meist spezielle Öle oder Nitratsalzschmelzen als Wärmeträger. Sie erlauben allerdings „nur“ Betriebstemperaturen bis maximal 565 Grad Celsius. „Die Salzschmelzen, mit denen wir arbeiten, basieren dagegen auf Chloridsalzen. Sie machen deutlich höhere Betriebstemperaturen möglich“, betont Christian Knosalla. „In unserer Versuchsanlage arbeiten wir schon jetzt stabil mit bis zu 800 Grad.“ Und aus dem Physikunterricht erinnern wir uns: Je höher die Betriebstemperatur einer thermischen Maschine, umso effektiver verwertet sie Energieträger, um so höher ist die Ausbeute. Allerdings spielt die Solarthermietechnik ihre Stärken nur so richtig in Wüsten oder in mediterranen Gegenden aus, wo der Himmel fast immer klar ist und die Sonne tagtäglich auf den Planeten herunterprasselt. „In unseren Breiten wird sich ein Solarthermie-Kraftwerk aber wahrscheinlich niemals lohnen“, meint Lennart Schmies. „Bei uns gibt es zu viele Wolken am Himmel.“ EU fördert mit 2,1 Millionen Euro: Und doch können die heißen Flüssigsalze der TU-Ingenieure auch in Deutschland von Nutzen sein, vor allem für die Energiewende: Sie könnten „Carnot-Batterien“ speisen, um Lieferspitzen und Flauten von Windkraft- und Photovoltaikanlagen abzufangen. Solche thermischen Batterien ähneln in ihrem Aufbau stark den Solarthermie-Kraftwerken. Nur heizen hier nicht Spiegel und Turm, sondern eben der Wind- oder Solarstrom die Salzschmelzen auf. Und die speichern dann den überschüssigen Ökostrom als Wärmeenergie. Steigt die Strom-Nachfrage wieder, wird die Wärme zurück in elektrische Energie verwandelt. Nun ist zwar ist die Energiebilanz dieses Prozesses nicht gerade berauschend, „aber immer noch besser, als die Windkraftanlagen nur abzuschalten“, meint Lennart Schmies. Auch die EU sieht großes Potenzial in der Technologie aus Dresden. Daher hat der „Europäische Fonds für regionale Entwicklung“ (Efre) das Gemeinschaftsprojekt „Synkope-flex“ gestartet und mit 2,1 Millionen Euro dotiert. Gemeinsam mit der Bergakademie Freiberg, dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf und der Hochschule Zittau-Görlitz wollen die TUD-Forscher dabei ihre ultraheißen Flüssigsalze einsetzen, um Braunkohle bei hohen Temperaturen in Erdöl, Schwefel und andere Chemikalien zu zerlegen, statt sie zu verfeuern. Die europäischen Fördermittelgeber hoffen, damit Regionen wie der Lausitz neue Perspektiven für die Zeit nach dem Ausstieg aus der Kohleverstromung zu eröffnen. Und für Christian Knosalla und Lennart Schmies winkt dabei auch ideeller Lohn: Von Cosmos und Synkope-flex erhoffen sie sich Lob, Anerkennung – und den Doktortitel. Internet: tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/iet/wket/forschung/anlagen/cosmos Wird Wasserstoff zur Job-Maschine für Sachsen? Dresdner Biologen entdecken Thermometer der Zellen Chef des Helmholtz-Zentrums: „Wir sind Entdecker in der Nanowelt“ Dresdner entwickeln Anlernstift für Roboter Von Heiko Weckbrodt

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