Energiespeicher - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 599

Diphenyloxidmischungen. Nichtsdestotrotz ergeben sich bei Kohlenwasserstoffverbin-
dungen Limitierungen bei höheren Temperaturen, die sich in einem hohen Dampfdruck
des Fluids äußern. Als Konsequenz ist ein Einsatz großer, nahezu bei Umgebungsdruck
betriebener thermischer Speichertanks, wie sie bei Lagerung von Mineralölen Anwendung
finden, nur eingeschränkt oder gar nicht möglich. Die thermische Speicherung großer
Energiemengen würde wie bei Wasser die Herstellung großer, druckhaltender Speicher-
tanks erforderlich machen, die nur teuer und mit eingeschränktem Volumen hergestellt
werden können.
Beide flüssigen thermischen Speicheroptionen Salze und Öl konnten ihre Funktionali-
tät in Solarkraftwerksprojekten schon praktisch nachweisen, wenngleich ihr Speicherver-
mögen aufgrund der großen erforderlichen Volumina auf wenige Stunden begrenzt ist.
Prinzipiell bieten flüssige Metalle wie Natrium und auch Blei insbesondere bezüglich der
Ladezyklenbeständigkeit, der Lastzyklenzeiten (hohe Wärmeleitfähigkeit) und des breiten
einsetzbaren Temperaturbandes exzellente Voraussetzungen als Hochtemperaturspeicher.
Bei Blei sind jedoch die spezifischen Beschaffungskosten, die Materialverträglichkeit und
auch mechanische Belastung des Untergrundes für einen Speicher (durch das hohe spe-
zifische Gewicht des Bleis) und die entsprechend großen Abmessungen ein wesentlicher
Hinderungsgrund für eine technische Umsetzung. Sowohl hinsichtlich der Kosten als auch
der anderen Eigenschaften zeigt sich Natrium hier als ein deutlich attraktiveres Fluid. Die
technische Herausforderung bei Natrium ist, dass bei der Reaktion an Luft eine hohe Re-
aktionswärme freigesetzt wird. Somit konzentriert sich bei Nutzung von Natrium die inge-
nieurtechnische Fragestellung auf ein hinreichend sicheres Betriebs- und Anlagenkonzept,
das bei potenziellen Schadensfällen, sei es durch äußere Einwirkung (Erdbeben, Flut, etc.)
wie auch dem Versagen technischer Komponenten (Lecks, Leitungsbruch) in geeigneter
Weise durch intelligentes Engineering Rechnung getragen wird. Ein weiteres Problem ist
der Schmelzpunkt bei 98 °C für Natrium und 328 °C für Blei. Da der Phasenübergang mit
einer Dichteänderung einhergeht, müssen alle Leitungen und Behälter mit einer Begleit-
heizung versehen sein, um ein Einfrieren zu verhindern. Der energetische Aufwand geht
negativ in die Energiebilanz der Anlage ein. Dies gilt auch für einige Salze.
Die Art des thermischen Speichers hängt von der Art der Bereitstellung der thermi-
schen Energie ab. Die Abb. 8.3 zeigt den Temperaturbereich, in dem verschiedene flüssige
thermische Wärmeträger eingesetzt werden können.

8.3.2 Speicherkapazität

Der energetische Wärmeinhalt Q eines beliebigen inkompressiblen Kontinuums berechnet
sich zu:

= T = T 2

Q M · c p dT = M · c p · T , (8.2)

T = T 1