Wärmespeicher: Kalk soll Sonnenenergie für kalte Wochen bewahren
Jetzt, wo der Winter langsam auch nach Deutschland kommt, wäre es praktisch, wenn wir noch etwas Solarenergie vom Sommer herübergerettet hätten!
Entsprechende Versuche gibt es bereits: In der Schweiz etwa hat ein Hausbesitzer solar erwärmtes Wasser in eine unterirdische Felsformation geleitet. Die darin gespeicherte Wärme nutzte er im Winter über eine Wärmepumpe zum Heizen.
Andere Tüftler haben riesige Wassertanks angelegt oder die Wärme in gewaltige Betonklötze geleitet. Doch die Solarenergie war zu schnell verbraucht. Ohne Heizkessel ging es nicht. Forscher des Instituts Technische Thermodynamik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben jetzt eine Anlage vorgestellt, die den Heizkessel vollkommen ersetzen soll. Als Speichermedium nutzt das Team um Marc Lindner und Matthias Schmidt Calciumoxid, besser bekannt als gebrannter Kalk.
Dieser gebrannte Kalk hat eine Eigenschaft, die Bauarbeiter bestens kennen: Wenn er mit Wasser in Berührung kommt wird er blitzartig heiß und beginnt zu rauchen, wobei es sich beim vermeintlichen Rauch allerdings um Wasserdampf handelt.
Die DLR-Forscher haben diesen Prozess jetzt gebändigt. Er findet in einer Reaktionskammer statt, in die gebrannter Kalk eingeblasen wird. Wenn Wasserdampf hinzukommt, wird es ziemlich heiß. Und die Temperatur wird noch höher, wenn der Druck steigt.
Das kann man sich zunutze machen, um die Temperatur zu steuern: Wenn es besonders kalt ist, wird der Druck erhöht, bei milden Temperaturen verringert. Das System lässt sich regeln wie ein Brennwertkessel.
Noch keine konkrete SpeicherdauerBei diesem Prozess entsteht Calciumhydroxid, landläufig bekannt als gelöschter Kalk. Dieser lässt sich mit Wärme regenerieren. Dabei kommt die Sonne ins Spiel. In einem elektrisch beheizten Ofen entweicht das Wasser, welches das Hydroxid eingelagert hat. Es entsteht wieder gebrannter Kalk.
Da die notwendige Temperatur mindestens 450 Grad Celsius beträgt, führt, zumindest im privaten Bereich, kein Weg am Elektroofen vorbei. Da der Zeitpunkt dieses Prozesses aber im Grunde egal ist, lassen sich dazu hervorragend Solar- oder Windstrom nutzen. "Power-to-Heat" heißen solche Konzepte, Welche die Umwandlung von elektrischer in Wärmeenergie beschreiben.
Da ein Teil der Hitze durch einen chemischen Prozess zurückgewonnen wird, soll das Konzept gerade für längere Speicherzeiten geeignet sein. Die genaue Zeit hängt von der Menge und Art des eingesetzten Materials, der Dämmung und weiteren Details ab.
Dass dabei sehr viel Energie verbraucht wird, fällt allerdings nicht ins Gewicht. Solarzellen werden immer billiger und damit auch der Strom, den sie erzeugen. Wer genügend Platz zum Aufstellen von Solarmodulen hat, kann künftig diesen Weg wählen, um die Energiewende auch im Wärmebereich zu schaffen.
Kalk ist ein billiger Baustoff, der im Tagebau gewonnen wird. Da er beim Einsatz als Wärmespeicher nicht verbraucht wird, ist es ein einmaliger Eingriff in die Natur. Außerdem speichert er pro Volumeneinheit fünfmal so viel Wärmeenergie wie beispielsweise Wasser. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie hat den Bau der Versuchsanlage in Köln gefördert.