Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

NADINE: Energiespeicher im Kraftwerksmaßstab

09.10.2018

Die Speicherung großer Energiemengen ist ein ungelöstes Problem auf dem Weg in ein CO2-neutrales Energiesystem. Zukünftig wollen das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die Universität Stuttgart gemeinsam geeignete Energiespeicher entwickeln. Zu diesem Zweck haben die Forschungseinrichtungen nun den Aufbau einer entsprechenden Forschungsinfrastruktur vereinbart, den Nationalen Demonstrator für Isentrope Energiespeicher (NADINE). Errichtet werden soll die Versuchsanlage zur Entwicklung von Energiespeichern im Kraftwerksmaßstab in Karlsruhe und Stuttgart.

Energiespeicher für die schwankende Wind- und Solarstromproduktion sind für den Erfolg der Energiewende von entscheidender Bedeutung. Bislang fehlen aber ortsunabhängige und kostengünstige Speicher im Kraftwerksmaßstab.


Versuchsanlage für Flüssigmetalle am KIT. Flüssige Metalle eignen sich zur Übertragung hoher Wärmeleistungen; im Rahmen von NADINE soll ihr Einsatz in thermischen Energiespeichern erforscht werden.

Foto: Karsten Litfin/KIT


V.l.n.r.: André Thess (DLR), Wolfram Ressel (Rektor der Universität Stuttgart), Pascale Ehrenfreund (DLR-Vorstandsvorsitzende), Oliver Kraft (Vizepräsident des KIT) und Thomas Wetzel (KIT).

Foto: DLR

Das KIT, das DLR und die Universität Stuttgart planen deshalb den gemeinsamen Bau der Forschungsanlage NADINE (Nationaler Demonstrator für Isentrope Energiespeicher), mit der kostengünstige und nahezu verlustfrei arbeitende Energiespeicher entwickelt werden sollen. Mithilfe von NADINE soll beispielsweise der Einsatz von Flüssigmetallen erforscht werden, die neuartige thermische Speicher ermöglichen.

Das genaue Design der Forschungsanlage wird aktuell im Rahmen eines 18-monatigen Projekts erarbeitet, das Anfang dieses Jahres startete. Gefördert wird das Designprojekt vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie sowie vom Wirtschaftsministerium des Landes Baden-Württemberg.

Gestern Abend (8. Oktober 2018) unterzeichneten die drei Forschungseinrichtungen in Stuttgart eine Vereinbarung, in der sie sich auf die Errichtung der Forschungsinfrastruktur in Karlsruhe und Stuttgart festlegten.

„Große gesellschaftliche Herausforderungen wie die Energiewende lassen sich nur umsetzen, wenn man Kräfte bündelt und eng zusammenarbeitet“, sagt Professor Oliver Kraft, Vizepräsident für Forschung des KIT. „Ich freue mich deshalb sehr, dass wir bei NADINE unsere Expertise im Bereich der Flüssigmetalltechnologien einbringen können. Gemeinsam mit unseren Partnern werden wir die Entwicklung der dringend benötigten Energiespeicher im Kraftwerksmaßstab entscheidend vorantreiben.“

Koordiniert wird die neue Forschungskooperation vom DLR. Professorin Pascale Ehrenfreund, die Vorstandsvorsitzende des DLR, sagt: „Die Energiewende gehört zu den dringenden Herausforderungen unserer Gesellschaft. Mit der Entwicklung von Speichern arbeitet das DLR in der Energieforschung an Lösungen für eines der Schlüsselthemen. Effiziente Speicher können eine zuverlässige Energieversorgung bei einem immer größer werdenden Anteil erneuerbarer Energien sichern. Überdies können große Wärmespeicher dazu beitragen, die CO2-Emissionen von Kohlekraftwerken durch Umbau zu Wärmespeicherkraftwerken weltweit zu reduzieren.“

Carnot-Batterien in ehemaligen Kohlekraftwerken

Die Speicherung von elektrischer Energie im Gigawattstunden-Maßstab ist mit Pumpspeicherkraftwerken und Batteriespeichern prinzipiell bereits heute möglich. Allerdings können in Deutschland kaum weitere Pumpspeicherkraftwerke gebaut werden, Batteriespeicher in dieser Größenordnung sind derzeit zu teuer und nicht langlebig genug. Das hinter NADINE stehende Konzept sieht vor, flexible und nahezu verlustfreie Energiespeicher zu entwickeln, so genannte isentrope Speicher.

Als isentrop wird ein Prozess bezeichnet, der in einem abgeschlossenen System stattfindet, bei dem es zu keinem Wärme- oder Materieaustausch mit der Umgebung kommt. Ein vielversprechendes Konzept für einen isentropen Speicher ist beispielsweise die Carnot-Batterie. Bei dieser wird Strom mithilfe von Wärmepumpen in Wärme und bei Bedarf wieder zurück in Strom umgewandelt.

Für die Realisierung solcher Wärmespeicherkraftwerke im Großformat ist es vorstellbar, die bestehende Infrastruktur in stillgelegten Kohlekraftwerken zu nutzen, wie es die Bundesregierung im Koalitionsvertrag als Beitrag zum Klimaschutz vorgesehen hat.

Die Forschungsinfrastruktur NADINE wird für drei typische Temperaturebenen in Energiespeichern und -wandlern ausgerichtet. In Stuttgart sind ein Nieder- und ein Hochtemperatur-Labor für Technologien bis etwa 700 Grad Celsius geplant. Erforscht werden sollen damit innovative Konzepte für Carnot-Batterien.

„Durch eine intelligente Kombination aus Wärmepumpen, Wärmespeichern, Kältespeichern und Wärmekraftmaschinen können wir nicht nur elektrische Energie speichern, sondern noch Zusatznutzen wie etwa die Kühlung von Rechenzentren erzeugen“, sagt Professor André Thess, Koordinator von NADINE und Direktor des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik. In Karlsruhe wird sich das Modul für Temperaturen jenseits der 600 Grad Celsius befinden.

Damit soll der Einsatz flüssiger Metalle für Carnot-Batterien und thermische Speicher erforscht werden: „Flüssige Metalle haben hervorragende Wärmetransporteigenschaften und sind bei sehr hohen Temperaturen einsetzbar“, sagt Professor Thomas Wetzel vom Institut für Thermische Verfahrenstechnik des KIT. „In der Forschung zur Flüssigmetalltechnologie werden gerade vielversprechende innovative Prozesse zur hocheffizienten Umwandlung von Wärme in elektrische Energie und Kraftstoffe entwickelt, die hervorragend in das Konzept von NADINE passen.“

In den NADINE-Laboren werden über eine „Wärmeplattform“ Wärmesenken und Wärmequellen bereitgestellt, auf denen, ähnlich wie in einem Windkanal, einzelne Komponenten und auch komplette isentrope Energiesysteme erforscht werden können. Dabei erproben die Forscher zum Beispiel, wie die unterschiedlichen Speichereinheiten ausgelegt sein müssen, welche Materialien geeignet sind und wie die einzelnen Komponenten am besten zusammenspielen.

Nobelpreisträger plädiert für Wärmespeicher

Für die Forschung an thermischen Energiespeichern im Großformat gibt es von der internationalen wissenschaftlichen Gemeinschaft immer mehr Zuspruch. So war der Physik-Nobelpreisträger Robert Laughlin von der Stanford University Ehrengast bei der Unterzeichnung der Absichtserklärung zum Bau von NADINE. Er ist der Initiator des Speicherprojekts MALTA von Google X und sprach sich in einem Vortrag für die wärmebasierte Stromspeicherung aus, wie sie im Rahmen von NADINE entwickelt werden soll.

Details zum KIT-Zentrum Energie: http://www.energie.kit.edu

Weiterer Kontakt:

Martin Heidelberger, Redakteur/Pressereferent, Tel.: +49 721 608-21169, E-Mail: martin.heidelberger@kit.edu

Als „Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft“ schafft und vermittelt das KIT Wissen für Gesellschaft und Umwelt. Ziel ist es, zu den globalen Herausforderungen maßgebliche Beiträge in den Feldern Energie, Mobilität und Information zu leisten. Dazu arbeiten rund 9 300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften zusammen. Seine 25 500 Studierenden bereitet das KIT durch ein forschungsorientiertes universitäres Studium auf verantwortungsvolle Aufgaben in Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft vor. Die Innovationstätigkeit am KIT schlägt die Brücke zwischen Erkenntnis und Anwendung zum gesellschaftlichen Nutzen, wirtschaftlichen Wohlstand und Erhalt unserer natürlichen Lebensgrundlagen.

Diese Presseinformation ist im Internet abrufbar unter: http://www.sek.kit.edu/presse.php

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

http://www.energie.kit.edu
martin.heidelberger@kit.edu
http://www.sek.kit.edu/presse.php

Monika Landgraf | Karlsruher Institut für Technologie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Energieversorgung in der Antarktis: Ist solarer Wasserstoff eine Alternative zu Erdöl?
22.05.2019 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Vom Lichtdoping für Gemüse bis zur Wasseraufbereitung
17.05.2019 | Technische Universität Berlin

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Direkte Abbildung von Riesenmolekülen

Physiker am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) konnten riesige zweiatomige Moleküle erzeugen und mit einem hochaufgelösten Mikroskop direkt abbilden.

Die optische Auflösung einzelner Konstituenten herkömmlicher Moleküle ist aufgrund der kleinen Bindungslänge im Sub-Nanometerbereich bisher nicht möglich....

Im Focus: New studies increase confidence in NASA's measure of Earth's temperature

A new assessment of NASA's record of global temperatures revealed that the agency's estimate of Earth's long-term temperature rise in recent decades is accurate to within less than a tenth of a degree Fahrenheit, providing confidence that past and future research is correctly capturing rising surface temperatures.

The most complete assessment ever of statistical uncertainty within the GISS Surface Temperature Analysis (GISTEMP) data product shows that the annual values...

Im Focus: Geometrie eines Elektrons erstmals bestimmt

Physiker der Universität Basel können erstmals zeigen, wie ein einzelnes Elektron in einem künstlichen Atom aussieht. Mithilfe einer neu entwickelten Methode sind sie in der Lage, die Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Elektrons im Raum darzustellen. Dadurch lässt sich die Kontrolle von Elektronenspins verbessern, die als kleinste Informationseinheit eines zukünftigen Quantencomputers dienen könnten. Die Experimente wurden in «Physical Review Letters» und die Theorie dazu in «Physical Review B» veröffentlicht.

Der Spin eines Elektrons ist ein vielversprechender Kandidat, um als kleinste Informationseinheit (Qubit) eines Quantencomputers genutzt zu werden. Diesen Spin...

Im Focus: The geometry of an electron determined for the first time

Physicists at the University of Basel are able to show for the first time how a single electron looks in an artificial atom. A newly developed method enables them to show the probability of an electron being present in a space. This allows improved control of electron spins, which could serve as the smallest information unit in a future quantum computer. The experiments were published in Physical Review Letters and the related theory in Physical Review B.

The spin of an electron is a promising candidate for use as the smallest information unit (qubit) of a quantum computer. Controlling and switching this spin or...

Im Focus: Optische Superlinsen aus Gold

Oldenburger Forscher entwickeln neues optisches Mikroskop mit extrem hoher Auflösung

Eine kegelförmige Spitze aus Gold bildet das Kernstück eines neuen, extrem leistungsfähigen optischen Mikroskops, das Oldenburger Wissenschaftler in der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Effizientes Wertstoff-Recycling aus Elektronikgeräten

24.05.2019 | Veranstaltungen

Früherkennung 2.0: Mit Präzisionsmedizin Screeningverfahren weiterentwickeln

23.05.2019 | Veranstaltungen

Kindermediziner tagen in Leipzig

22.05.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Schweißen ohne Wärme

24.05.2019 | Maschinenbau

Bakterien in fermentierten Lebensmitteln interagieren mit unserem Immunsystem

24.05.2019 | Biowissenschaften Chemie

Wie Einzelzellen und Zellverbünde beim Navigieren zusammenwirken

24.05.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics