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05. Dezember 2022

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Der chemische Energiespeicher

Der chemische Energiespeicher© TU Wien

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.

(red/cc) 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.

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red/cc, Economy Ausgabe Webartikel, 17.05.2022