Nahaufnahme eines frisch betonierten TES-Systems.
Heidelberg Cement: Speicher mit Spezialbeton
Beton ist aufgrund seiner hohen Materialdichte ein hervorragender Wärmespeicher. Das norwegische Start-up Energy Nest hat sich das zunutze gemacht und in Kooperation mit Heidelberg Cement einen thermischen Energiespeicher entwickelt. Das flexible, modulare System besteht aus Stahlrohren, die in Spezialbeton eingebettet sind. Es lässt sich zum Beispiel zur Wärmespeicherung in Kraftwerken verwenden.
Der thermische Energiespeicher (TES) bietet nach Angaben von Heidelberg Cement einen im Vergleich zu anderen Speichermedien wie Batterien oder Salzspeichern einfachen und kostengünstigen Weg, erzeugte Wärmeenergie dauerhaft zu speichern. „Im Prinzip funktioniert das System ähnlich wie bei heißen Steinen in der Sauna“, erklärt Dr. Volker Klapperich, Produktmanager Spezialtiefbau bei Heidelberg Cement. „Wärme wird ein- und wieder ausgeleitet.“
Beim TES-System ist jedes Speichermodul von einem Geflecht aus Stahlrohren durchzogen, in die man unter hohem Druck Thermoöl oder Wasserdampf mit Temperaturen bis zu 450 °C einleitet. Die Stahlrohre sind in den von Heidelberg Cement entwickelten hochwärmeleitfähigen Spezialbeton „Heatcrete“ eingebettet. Dank der guten Wärmeleitfähigkeit der Stahlrohre und des Spezialbetons geht die Wärme innerhalb weniger Stunden auf den Beton über, der sich dadurch auf mehrere 100 °C aufheizt.
Hohe Wärmekapazität
Das TES-System besteht aus Speicherbausteinen, die sich je nach Bedarf in beliebiger Menge aufeinandersetzen lassen. Fotos: Heidelberg Cement AG / Steffen Fuchs
Später kann wieder Thermoöl oder Wasserdampf – abgekühlt auf niedrigere Temperaturen – durch die Röhren geleitet werden. „Dabei gibt der erhitzte Spezialbeton seine gespeicherte Wärme an das Wärmemedium ab und heizt es auf“, so Klapperich. „ Heatcrete bleibt auch bei hohen Temperaturen bis zu 450 °C chemisch stabil“, ergänzt der Produktmanager. „Sein Vorteil ist die hohe Biege- und Zugfestigkeit, mit der das Material den wiederkehrenden Spannungen durch ständige Erhitzung und Abkühlung standhält, und seine ausgesprochen hohe Wärmekapazität, wodurch viel Wärme gespeichert werden kann.“
Äußerlich kommt das TES-System als rechteckiger Kasten in Modulbauweise daher. Wie bei einem Legobausatz lassen sich die Speicherbausteine einfach aufeinandersetzen. Dadurch kann man die gewünschte Speicherenergie ganz individuell nach Bedarf vervielfachen. Ein Modul ist in der Lage, bis zu zwei Megawattstunden Energie zu speichern.
Das vom norwegischen Kooperationspartner Energy Nest entwickelte modulare Wärmespeichersystem wird künftig von der Firma Mebin aus Rotterdam – ein Tochterunternehmen von Heidelberg Cement – aus lokalen und recycelbaren Materialien hergestellt. Nach dem Prinzip „Plug and Operate“ werden die Speichermodule fertig montiert geliefert und müssen am Bestimmungsort nur noch angeschlossen werden. In Kooperation mit dem italienischen Energiekonzern Enel wird aktuell der erste Speicher unter realen Bedingungen in Wärmekraftwerken getestet.
