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Speicherforschung: Projekt Nadine gestartet

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Versuchsanlage für Flüssigmetalle am KIT. Flüssige Metalle eignen sich gut zur Übertragung hoher Wärmeleistungen und im Rahmen von NADINE soll ihr Einsatz in thermischen Energiespeichern erforscht werden. Foto: Karsten Litfin, KIT

Zukünftig wollen das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die Universität Stuttgart gemeinsam geeignete Energiespeicher entwickeln. Zu diesem Zweck haben die Forschungseinrichtungen nun den Aufbau einer entsprechenden Forschungsinfrastruktur vereinbart, den Nationalen Demonstrator für Isentrope Energiespeicher (Nadine).

Errichtet werden soll die Versuchsanlage zur Entwicklung von Energiespeichern im Kraftwerksmaßstab in Karlsruhe und Stuttgart. Gestern Abend unterzeichneten die drei Forschungseinrichtungen in Stuttgart eine Vereinbarung, in der sie sich auf die Errichtung der Forschungsinfrastruktur in Karlsruhe und Stuttgart festlegten.

Isentrope Speicher
Die Speicherung von elektrischer Energie im Gigawattstunden-Maßstab ist mit Pumpspeicherkraftwerken und Batteriespeichern prinzipiell bereits heute möglich. Allerdings können in Deutschland kaum weitere Pumpspeicherkraftwerke gebaut werden, Batteriespeicher in dieser Größenordnung sind derzeit zu teuer und nicht langlebig genug. Das hinter Nadine stehende Konzept sieht vor, flexible und nahezu verlustfreie Energiespeicher zu entwickeln, so genannte isentrope Speicher. Als isentrop wird ein Prozess bezeichnet, der in einem abgeschlossenen System stattfindet, bei dem es zu keinem Wärme- oder Materieaustausch mit der Umgebung kommt. Ein vielversprechendes Konzept für einen isentropen Speicher ist beispielsweise die Carnot-Batterie. Bei dieser wird Strom mithilfe von Wärmepumpen in Wärme und bei Bedarf wieder zurück in Strom umgewandelt. Für die Realisierung solcher Wärmespeicherkraftwerke im Großformat ist es vorstellbar, die bestehende Infrastruktur in stillgelegten Kohlekraftwerken zu nutzen, wie es die Bundesregierung im Koalitionsvertrag als Beitrag zum Klimaschutz vorgesehen hat.

Drei Temperaturebenen
Die Forschungsinfrastruktur Nadine wird für drei typische Temperaturebenen in Energiespeichern und -wandlern ausgerichtet. In Stuttgart sind ein Nieder- und ein Hochtemperatur-Labor für Technologien bis etwa 700 Grad Celsius geplant. Erforscht werden sollen damit innovative Konzepte für Carnot-Batterien. „Durch eine intelligente Kombination aus Wärmepumpen, Wärmespeichern, Kältespeichern und Wärmekraftmaschinen können wir nicht nur elektrische Energie speichern, sondern noch Zusatznutzen wie etwa die Kühlung von Rechenzentren erzeugen“, sagt Professor André Thess, Koordinator von Nadine und Direktor des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik.

In Karlsruhe wird sich das Modul für Temperaturen jenseits der 600 Grad Celsius befinden. Damit soll der Einsatz flüssiger Metalle für Carnot-Batterien und thermische Speicher erforscht werden: „Flüssige Metalle haben hervorragende Wärmetransporteigenschaften und sind bei sehr hohen Temperaturen einsetzbar“, sagt Professor Thomas Wetzel vom Institut für Thermische Verfahrenstechnik des KIT. „In der Forschung zur Flüssigmetalltechnologie werden gerade vielversprechende innovative Prozesse zur hocheffizienten Umwandlung von Wärme in elektrische Energie und Kraftstoffe entwickelt, die hervorragend in das Konzept von Nadine passen.“ In den Nadine-Laboren werden über eine „Wärmeplattform“ Wärmesenken und Wärmequellen bereitgestellt, auf denen, ähnlich wie in einem Windkanal, einzelne Komponenten und auch komplette isentrope Energiesysteme erforscht werden können. Dabei erproben die Forscher zum Beispiel, wie die unterschiedlichen Speichereinheiten ausgelegt sein müssen, welche Materialien geeignet sind und wie die einzelnen Komponenten am besten zusammenspielen.

Nobelpreisträger plädiert für Wärmespeicher
Für die Forschung an thermischen Energiespeichern im Großformat gibt es von der internationalen wissenschaftlichen Gemeinschaft immer mehr Zuspruch. So war der Physik-Nobelpreisträger Robert Laughlin von der Stanford University Ehrengast bei der Unterzeichnung der Absichtserklärung zum Bau von Nadine. Er ist der Initiator des Speicherprojekts Malta von Google X und sprach sich in einem Vortrag für die wärmebasierte Stromspeicherung aus, wie sie im Rahmen von Nadine entwickelt werden soll.

09.10.2018 | Quelle: KIT | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH

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