Ener­gie lang­fris­tig zu spei­chern ist eine große Her­aus­for­de­rung beim Thema Ener­gie­wende. TU Wien ent­wi­ckelt nun neu­ar­ti­gen che­mi­schen Wär­me­spei­cher, der auch große Ener­gie­men­gen ver­ar­bei­ten und nahezu unbe­grenzt spei­chern kann.

Wärme wird auch ver­wen­det, um eine che­mi­sche Reak­tion aus­zu­lö­sen. Dabei ent­ste­hen ener­gie­rei­che che­mi­sche Ver­bin­dun­gen, die pro­blem­los und ohne Ener­gie­ver­lust mona­te­lang gela­gert wer­den kön­nen. Bei Bedarf lässt sich dann die che­mi­sche Reak­tion umkeh­ren und die Ener­gie wie­der frei­set­zen. So kann Abwärme von Indus­trie­an­la­gen oder auch Son­nen­wärme im Som­mer gespei­chert wer­den, um damit den Win­ter hin­durch Gebäude zu hei­zen. Die von der TU Wien ent­wi­ckelte che­mi­sche Reak­tion und der dafür spe­zi­ell geschaf­fene Sus­pen­si­ons­re­ak­tor wur­den nun patentiert.

Im Som­mer spei­chern, im Win­ter nutzen
„Es gibt unter­schied­li­che che­mi­sche Reak­tio­nen, die man für die­sen Zweck nut­zen kann. Wir ver­wen­den etwa Bor­säure, ein fes­tes Mate­rial, das wir mit Öl ver­mi­schen“, erklärt Franz Win­ter vom Insti­tut für Ver­fah­rens­tech­nik, Umwelt­tech­nik und tech­ni­sche Bio­wis­sen­schaf­ten der TU Wien. „Diese ölige Sus­pen­sion kommt in einen Reak­tor, des­sen Wand auf eine Tem­pe­ra­tur zwi­schen 70 und 200°C auf­ge­heizt wird.“ Viele Pro­zesse in der Indus­trie fin­den in die­sem Tem­pe­ra­tur­be­reich statt, daher sei diese Methode opti­mal geeig­net, um Abwärme von Indus­trie­an­la­gen zu nut­zen, die sonst ein­fach ver­lo­ren­ge­hen würde. Sol­che Tem­pe­ra­tu­ren kön­nen aber auch ein­fach durch die Bün­de­lung von Son­nen­licht erreicht werden. 

Durch die Hitze kommt es zu einer che­mi­schen Reak­tion, so wird etwa Bor­säure in Bor­oxid umge­wan­delt, und dabei wird Was­ser frei­ge­setzt. Die ölige Bor­oxid-Sus­pen­sion kann dann in Tanks gela­gert wer­den und wird die­ser Sus­pen­sion dann wie­der Was­ser zuge­führt, so läuft die che­mi­sche Reak­tion umge­kehrt ab, und die gespei­cherte Wärme wird wie­der frei­ge­setzt, so die Erläu­te­rung der TU Exper­ten. „Damit ist der Kreis­lauf geschlos­sen und die Sus­pen­sion kann ein wei­te­res Mal ver­wen­det wer­den“, erklärt Franz Win­ter. „Im Labor haben wir gezeigt, dass auf diese Weise pro­blem­los viele Auf- und Ent­la­dungs­vor­gänge mög­lich sind.“

Viele par­al­lele Vorteile
Die Tech­no­lo­gie wurde bereits paten­tiert, nun soll noch genauer unter­sucht wer­den, wie sie sich am bes­ten und effi­zi­en­tes­ten anwen­den lässt. „Für unter­schied­li­che Anwen­dungs­be­rei­che wer­den unter­schied­li­che Reak­tor­grö­ßen opti­mal sein“, so Franz Win­ter. Neben Bor­säure kön­nen auch andere Che­mi­ka­lien ein­ge­setzt wer­den, etwa Salz­hy­drate. Beide sind kos­ten­güns­tig und ein­fach ver­füg­bar, rela­tiv unge­fähr­lich, über viele Zyklen hin­weg sta­bil und sie kön­nen belie­big lange auf­be­wahrt wer­den. Die Reak­tor­tech­no­lo­gie kann auf indus­tri­elle Maß­stäbe hoch­ska­liert wer­den. Das ver­wen­dete Öl erlaubt opti­ma­len Wär­me­trans­fer und schützt gleich­zei­tig den Reak­tor wäh­rend der Reak­tion und die Fest­stoffe wäh­rend der Lagerung.

Ein genauer Wir­kungs­grad des Pro­zes­ses kann der­zeit noch nicht ange­ge­ben wer­den, das hängt von der Kop­pe­lung der Spei­cher mit ande­ren Tech­no­lo­gien ab. Der große Vor­teil ist, die lang­fris­tige Spei­cher­mög­lich­keit von Wär­me­men­gen, die sonst ein­fach ver­lo­ren­ge­hen wür­den, und deren bedarfs­ori­en­tierte Nutzung.

„Wir wol­len nun auch gemein­sam mit Indus­trie­part­nern inten­siv an die­ser Tech­no­lo­gie wei­ter­for­schen“, kün­digt Franz Win­ter an. „Wir sind über­zeugt davon, dass diese Erfin­dung in den nächs­ten Jah­ren auch den Schritt in die indus­tri­elle Anwen­dung fin­den wird“, so Winter.