Nach langjähriger Forschungsarbeit bringt das Kölner Start-up carbonclean einen thermoelektrischen Hochtemperaturkeramikspeicher auf den Markt, der auf einen industriellen Maßstab von über 1.000 MWh skalierbar ist. Dazu hat das Unternehmen eigenen Angaben zufolge eine Technologie aus den frühen Tagen der Stahlindustrie – die sogenannten „Cowper“ – auf die Energiewende übertragen. Cowper sind keramische Hochtemperaturspeicher, in denen Luft auf über 1.400 Grad erhitzt wird.
Wenn das Funktionsprinzip von Cowpern nicht zur Stahlerzeugung verwendet, sondern in ein thermisches Kraftwerk integriert wird, können dem Start-up zufolge sehr große Energiemengen sehr preisgünstig gespeichert werden. Die Kosten des Systems je Kilowattstunde beziffert das Unternehmen auf ein Fünftel der Kosten von Batteriespeichern.
Prinzip des Speichers von carbonclean
Dazu wird Luft mit einem elektrischen Heater auf 1.200 ºC erhitzt. Dieser Heißwind überträgt in einem feuerfesten Hochtemperaturbehälter die thermische Energie auf eine Keramikfüllung – ähnlich dem Cowper. Bei Bedarf kann die Energie anschließend aus dem Speicher wieder in den thermodynamischen Kreislaufprozess des Kraftwerks zurückgeführt werden. Für alle Einzelschritte: Einspeicherung, Lagerung und Ausspeicherung hat carbonclean mit Hilfe des Lehrstuhls für Energiesysteme und Energietechnik aufwendige computergestützte Simulationsmodelle entwickelt und an einer Pilotanlage technisch erprobt.
Pilotanlage an der Uni Darmstadt erzielt Gesamtwirkungsgrad von 85 Prozent
Die Pilotanlage, die im Projekt „SAFR“ am Lehrstuhl für Energiesysteme und Energietechnik an der Universität Darmstadt errichtet wurde, betreibt carbonclean gefördert vom „LIFE+-Programm“ der EU bereits seit einigen Jahren. Nach Angaben von carbonclean werden Gesamtwirkungsgrade von rund 85 Prozent und elektrische Wirkungsgrade von über 45 Prozent erreicht. Die infrastrukturelle Einbindung in ein thermisches Kraftwerk könne den Wirkungsgrad weiter steigern, denn bei Kraftwerken wird oftmals Prozessdampf-, Heißwind- und/oder Fernwärme oder sogar Niedertemperaturwärme zur Brennstoffvortrocknung benötigt.
Mit der Speichertechnologie von carbonclean können bestehende Heiz- oder Müllkraftwerke zu thermischen Speicherkraftwerken werden. Überschüssiger Strom aus volatilen Quellen könne so gespeichert und das Verteilnetz entlastet werden. Gleichzeitig könnten zahlreiche betriebliche Vorteile bei Kraftwerken wie die Vermeidung von Starts, Beschleunigung der Anfahrprozesse, Betriebssicherheit und Notstromgestellungen unterstützt werden.
Flexibilisierung von bestehenden Heiz- und Müllkraftwerken möglich
Da Heiz- und Müllheizkraftwerke fast immer in das kommunale Verteilnetz einspeisen, können Vorteile in der Netznutzung – sei es durch Netzspitzenkappung oder Optimierung der Netzreservekapazität – erreicht werden. Auf jeden Fall ständen den Stadtwerken durch eine Kraftwerksflexibilisierung mit Hilfe des carbonclean-Speichers alle Regelenergiemärkte sowie diverse steuerliche und fördergesetzliche Vorteile zur Verfügung.