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Deutschland will Wärmespeicher in Kohlekraftwerke einsetzen

Ein neuer Pilot wird Kohle durch geschmolzenes Salz ersetzen, um riesige Carnot-Batterien herzustellen.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) untersucht, ob deutsche Kohlekraftwerke als Energiespeicher genutzt werden können.

Das Forschungsgremium, das über eine langjährige Erfahrung in der Entwicklung konzentrierter Solarenergie (CSP) verfügt, plant einen Pilotversuch, bei dem der Kessel aus einer alten Kohlekraftanlage herausgerissen und durch einen Salzschmelze-Wärmespeicher ersetzt wird, der mit einem Überschuss erhitzt wird erneuerbare Energie.

Wenn das Konzept funktioniert, können Befürworter sagen, es könnte dazu beitragen, Arbeitsplätze in der Kohleerzeugung zu sichern, während Deutschland Dutzende Gigawatt Speicherkapazität für erneuerbare Energien zur Lastverschiebung im deutschen Netz zur Verfügung stellt.

Darüber hinaus könnte ein einziger Pilot ausreichen, um die kommerzielle Realisierbarkeit des Konzepts zu beweisen, da die als Carnot-Batterie bezeichnete Technologie auf kommerziell verfügbaren industriellen Komponenten und Standard-Konstruktionspraktiken basiert.

Dr. Michael Geyer, leitender Berater des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik in Almeria, Spanien, sagte, das Zentrum bereitet ein Pilotprojekt in kommerziellem Maßstab in Verbindung mit einem deutschen Energieversorger vor. Eine Machbarkeitsstudie für den Piloten sei bereits vergeben worden, bestätigte er.

Geyer erklärte, dass Konstruktionsvorschläge 12 bis 18 Monate dauern würden und der Bau weitere eineinhalb Jahre dauern könnte, was bedeutet, dass die Pilotanlage innerhalb von drei Jahren in Betrieb gehen könnte. Das Pilotprojekt werde als öffentlich-private Initiative finanziert, sagte er.

“Eine sinnvolle Anwendung”

Das DLR recherchiert laut Website seit 2014 mit Carnot-Batterien. Die Erfahrungen mit der Lagerung von Salzschmelze in CSP-Anlagen reichen mittlerweile fast ein Jahrzehnt zurück.

Dies sei erheblich länger als die Betriebserfolge von Lithium-Ionen-Batterieanlagen im Netzmaßstab, so Geyer. Wärmespeicher seien relativ technikarme, risikoarme Konstruktionskonzepte, er verlange nur einen Stahltank, einen Betonsockel und das Salz.

Die Hauptaufgabe des Ingenieurs sei es, den Tank in ein Kohlekraftwerk einzubauen, sagte er. Er gab zu, dass diese Anlagen nicht als Lagerbehälter für geschmolzenes Salz ausgelegt waren, und eine von Grund auf aufgebaute Carnot-Batterie würde wahrscheinlich nicht wie ein Kohlekraftwerk aussehen.

In Deutschland sind die Energieversorger jedoch an dem Konzept interessiert, die Lebensdauer von Kohleerzeugungsbetrieben zu verlängern, deren endgültiger Stichtag 2038 festgelegt wurde. Geyer sagte, dass 7 Gigawatt Kohleerzeugung bis 2023 geschlossen werden sollen und auf 23 steigen werden Gigawatt bis 2030.

Die meisten, wenn nicht alle dieser Kapazitäten könnten potenziell in Carnot-Batterien umgewandelt werden, sagte er. “Dies ist eine normale Anwendung, um die vorhandene Infrastruktur zu nutzen”, sagte er.

Kombination mit Lithium-Ionen und erneuerbaren Energien

Es wird nicht erwartet, dass die Kosten für den Umbau der Kohlekraftwerke zu hoch sind, da ein Großteil der vorhandenen Infrastruktur wiederverwendet werden würde und Genehmigungen sowie Netzanschlüsse bereits vorhanden sind.

Für den Betrieb würden die Batterien jedoch auf erneuerbare Energien zurückgreifen, die derzeit eingeschränkt werden. Die Batterien von Carnot würden wahrscheinlich die Lithium-Ionen-Batterieanlagen im deutschen Netz ergänzen, sagte Geyer, wobei letzteres primäre und sekundäre Frequenzsteuerungsdienste anbot.

Die Kombination von Lithium-Ionen- und Carnot-Batterien könnte die Netzstabilität aufrechterhalten und Lastverschiebungen bewirken, um die Netze über Stunden oder möglicherweise auch über Tage hinweg mit erneuerbarer Energie zu betreiben, sagte er.

Einige der umgebauten Kohlekraftwerke könnten jedoch mit Gaskesseln ausgestattet werden, um längere Windphasen und schlechtes Sonnenlicht zu bewältigen, beispielsweise während der Winterruhe.

Das Carnot-Batteriekonzept ist jedoch nur sinnvoll, um die Ausrüstung von Kohlekraftwerken und überschüssige erneuerbare Energie zu nutzen, die sonst verschwendet würden, räumte Geyer ein, da die Effizienz des Speicherprozesses nur etwa 40 Prozent beträgt.

Das DLR hofft, dieses Niveau mit Hilfe der Wärmepumpentechnologie auf 60 Prozent anzuheben, analog zu dem, das der Alphabet-Spin-off Malta verfolgt.

Jonathan Walters, ein Wirtschaftsberater, der für die Weltbank auf Wegen für den Übergang von Kohle tätig ist, sagte, Braunkohleabbaugebiete könnten mit Solarpaneelen belastetes Land abdecken, um Carnot-Batterien anzutreiben.