Neuer Energiespeicher auf Schwefel-Basis
Langfristziel Grundlastfähigkeit
Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelt mit europäischen Partnern einen Speicher für Sonnenenergie auf Basis eines geschlossenen Schwefel-Schwefelsäure-Kreislaufes, in dem sich Sonnenenergie chemisch speichern und nachts als Brennstoff nutzen ließe.
»Mit Sonnenkraftwerken lässt sich sehr effektiv Prozesswärme einfangen und Schwefel könnte der passende Speicher sein, um diese für die grundlastfähige Stromproduktion zu nutzen«, erklärt Professor Dimostenis Trimis vom Engler-Bunte-Institut am KIT. Schwefel und Schwefelsäure werden in vielen industriellen Anwendungen genutzt. Bei dem Verfahren wird mit signifikanten Kosteneinsparungen gegenüber aktuellen Speichertechnologien gerechnet
Es existieren bereits viele etablierte, chemische Verfahren, etwa die Vulkanisierung, die Schwefelsäureproduktion selbst und sogar die Rauchgasentschwefelung. »Um die Verbrennung von Schwefel als nachhaltige Energiequelle auf Industriemaßstab zu nutzen, steht uns also bereits ein gut gefüllter Werkzeugkasten von Verfahrenstechniken zur Verfügung.«
Die EU hat für Vorentwicklungen im »PEGASUS« genannten Projekt 4,7 Millionen Euro bewilligt, das langfristig ein Solarturmkraftwerk als Demonstration entwickeln will. Hier wird ein Solarabsorber mit einem thermochemischen Speichersystem für Solarenergie auf Grundlage von elementarem Schwefel und Schwefelsäure kombiniert. Erprobungsort ist der Sonnenturm Jülich (STJ).
In dem vom Institut für Solarforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR koordinierten Projekt übernimmt das KIT die technische Umsetzung der Verbrennung durch einen Schwefelbrenner im Labormaßstab, der im Bereich zwischen 10 und 50 kW stabile Verbrennungsbedingungen (1400 °C) bei hohen Leistungsdichten erreichen soll. »Auch wenn der Begriff Verbrennung oft mit fossilen Technologien verbunden wird, zeigen wir hier, dass Verbrennungstechnologie ein wichtiger Baustein des Energiesystems auch im Kontext der Energiewende ist«, so Trimis.
Der elementare Schwefel entsteht aus der Umsetzung von Schwefeldioxid in Schwefel und Schwefelsäure (sog. Disproportionation). Das fokussierte Sonnenlicht des Sonnenwärmekraftwerkes liefert als Prozesswärme die Energie und Temperatur, um den Schwefelkreislauf zu schließen und im Beisein der geeigneten Katalysatoren wieder aus Schwefelsäure Schwefeldioxid zu machen.
Auch das Verbrennungsprodukt von Schwefel ist Schwefeldioxid. Der auf fünf MW thermischer Leistung dimensionierte Prozess wird mit Prototypen der Schlüsselkomponenten Solarabsorber, Schwefelsäureverdampfer, Schwefeltrioxid-Zersetzer und Schwefelbrenner getestet.
Die Nutzung der Energiemenge in einem Brenner soll zur Entwicklung eines grundlastfähigen Kraftwerkstyps führen, dessen Systemkosten als langfristig geringer, als die von PV-Anlagen eingeschätzt werden.
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