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18.08.2015 | Energie | Im Fokus | Onlineartikel

Thermochemische Speicher haben noch Forschungsbedarf

Autor:
Sabine Voith

Ein Workshop über Chancen und Grenzen thermochemischer Speicher zeigte Handlungsbedarf. So sind Verfahren zur Materialcharakterisierung erforderlich, bekannte Werte sowie die Wirtschaftlichkeit der Speicher sind zu hinterfragen.

Bereits seit drei Jahren charakterisieren Forscher Speichermaterialien. Sie untersuchen Ad- und Absorptionssysteme, chemische Reaktionen und testen aussichtsreiche Stoffpaare unter Anwendungsbedingungen. Die Ergebnisse des vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekts "Labor für thermochemische Speichermaterialien" stellten Wissenschaftler des Bayerischen Zentrums für Angewandte Energieforschung auf einem Workshop zum Thema "Chancen und Grenzen thermochemischer Speicherung" vor.

Materialeigenschaften alleine sagen nichts aus

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In einem Teilprojekt überprüften die Wissenschaftler in der Literatur angegebene Werte für Speicher. Ein Zeolith-Wasser-Speicher zur saisonalen Speicherung solarthermischer Wärme erreichte unter den von den Autoren benannten Bedingungen lediglich die Hälfte der maximal erreichbaren Speicherkapazität. Bei einem Absorptionsspeicher mit Lithium-Bromid wurden die in der Literatur angegebenen Lade- und Entladetemperaturen sowie die Temperaturen im Kondensator und Verdampfer um circa fünf Kelvin verändert. Danach konnte in den Versuchen nahezu keine Speicherkapazität mehr gemessen werden.

Eine Evaluierung von geeigneten Stoffpaaren unter den Bedingungen der geplanten Anwendung sehen die Forscher daher als notwendig an. Die Materialeigenschaften alleine können noch keine belastbaren Informationen über die mögliche Leistungsfähigkeit des Speichersystems geben.

Messverfahren zur Charakterisierung unter Anwendungsbedingungen

Für die Materialcharakterisierung neuer thermochemischer Stoffpaare soll ein standardisiertes Messverfahren eingeführt werden. Die Anwendungsbedingungen sollen in vier Größen beschrieben werden: Lade- und Entladetemperatur sowie Umgebungsbedingungen beim Be- und Entladen. Bei offenen Systemen ist dies der Taupunkt, wenn der Reaktionspartner Wasser ist, ansonsten der Partialdruck oder die Konzentration. Bei geschlossenen Systemen soll die Kondensator- und die Verdampfertemperatur festgelegt werden.

Zyklenzahl ist entscheidend für die Wirtschaftlichkeit

Forschungsarbeiten zur Wirtschaftlichkeit thermischer Speichersysteme zeigten, dass Anwendungen mit hohen Zyklenzahlen entscheidend sind. So liegen zum Beispiel die annehmbaren Kosten für einen saisonalen Speicher mit einem Zyklus pro Jahr bei circa 1 Euro pro Kilowattstunde Speicherkapazität. Für einen Speicher mit drei Zyklen pro Tag wären hingegen rund 500 Euro je Kilowattstunde akzeptabel.

Ob sich thermochemische Systeme als Solarspeicher im Einfamilienhaus effizient einsetzen lassen, blieb offen. Einige Wissenschaftler sehen bessere Chancen in Nicht-Wohngebäuden und bei größeren, kommunalen Einheiten – insbesondere im Zusammenspiel mit verschiedenen regenerativen Energiequellen und elektrischen Speichern. Dadurch könnten die Stärken thermochemischer Speichersysteme – die Bereitstellung von Kälte oder von Prozesswärme – besser zum Tragen kommen.

Wie thermochemische Speicher wirken, welche Energiedichte sie haben und wie sie im Vergleich zu anderen Speichern einzuordnen sind, das beschreiben die Springer-Autoren Michael Sterner und Ingo Stadler im Buchkapitel "Definition und Klassifizierung von Energiespeichern".

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