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ABB und SaltX

Salzspeicher im MW-Bereich für die Industrie

Die »EnerStore«-Speicheranlage in Luleå.
Die »EnerStore«-Speicheranlage von SaltX in Luleå.
© SaltX

Mit Hilfe des Prozessleitsystems von ABB will SaltX seinen thermischen salzbasierten Speicher auf Industriegröße skalieren, um erneuerbare Energien einzubinden.

Dazu bringt ABB sein Distributed Control System (DCS) vom Typ »ABB Ability System 800xA« als Prozessleitsystem in die »EnerStore«-Stationärspeicher des schwedischen Unternehmens SaltX ein. Mit »EnerStore« ließe sich die über Sonne und Wind erzeugte elektrische Energie über lange Zeiträume praktisch verlustlos speichern und abrufen, sobald sie benötigt wird. Das wäre eine Voraussetzung, um de aus erneuerbaren Quellen gewonnene Energie immer dann zu speichern, wenn sie nicht benötigt wird, und dann zur Verfügung zu stellen, wenn sie gebraucht wird. Die Leistung eines solchen thermochemischen Speichers kann mehrere 100 MWh erreichen. Damit könnte der Anteil der eingespeisten fluktuierenden erneuerbaren Energien stark steigen, ohne dass das Netz zusammenbricht. Ein weiterer interessanter Aspekt: Der Speicher liefert die Energie in Form von Wärme, die in vielen Industrieprozessen und in Fernwärmenetzen gebraucht wird.

Das Prinzip funktioniert so: Um den Speicher zu laden, muss das Salz (Kalziumhydroxid, Ca(OH)2)  getrocknet werden. Dazu wird es auf eine Temperatur von 550 °C erhitzt, was über erneuerbare Energien geschehen kann oder direkt über Abwärme, die sonst nutzlos verloren ginge. Das Ca(OH)2 wird dabei dehydriert und es entstehen Kalziumoxid (CaO) und Wasserdampf hoher Temperatur, der in einem separaten Kessel aufgefangen wird, wo er über viele Tage und sogar Monate verharren kann. Das »getrocknete« CaO enthält nun eine hohe chemisch gespeicherte Energiemenge und kühlt auf Raumtemperatur ab.

So funktioniert der »EnerStore«-Speicher.
So funktioniert der »EnerStore«-Speicher.
© SaltX

Um die Energie entnehmen zu können, wird einfach das im separaten Kessel gespeicherte Wasser wieder zugeführt. Das Calziumoxid reagiert nun zu Kalziumhydroxid, eine exotherme Reaktion, die Energie in Form von Dampf mit einer Temperatur von bis zu 450 °C abgibt. Danach wird eine neuer Zyklus eingeleitet, indem das Ca(OH)2 wieder dehydriert wird.

Der in der exothermen Reaktion entstandene Dampf lässt sich direkt in industriellen Prozessen nutzen. Immerhin macht die Wärme zwei Drittel der Energiemenge aus, die in industriellen Prozessen weltweit benötigt wird. Auch in Fernwärmenetzen ist sie willkommen, um den Einsatz der über fossile Energiequellen erzeugten Energie zumindest zu reduzieren. Zur Erzeugung von Elektrizität kann der Dampf aber auch Turbinen antreiben.

Grundsätzlicher Aufbau des »EnerStore«-Speichers. Das Salz kann pro Tonne 600 kWh speichern.
Grundsätzlicher Aufbau des »EnerStore«-Speichers. Das Salz kann pro Tonne 600 kWh speichern.
© SaltX

Der Trick der Nanobeschichtung

Das Prinzip klingt gut, hat aber in der Praxis einen entscheidenden Nachteil: Unter normalen Umständen würde das Kalziumoxid nach rund 50 Zyklen verklumpen und ist dann unbrauchbar. Das wäre alles andere als wirtschaftlich sinnvoll.

Der Trick von SaltX besteht darin, die Salzkörner über ein patentiertes Verfahren mit einer Nanoschicht auf Basis von Kalkstein – mehr wird nicht verraten – zu umhüllen, die Wasser durchlässt, aber dafür sorgt, dass die Salzkörner in ihrer kristallinen Form über rund 1000 Lade- und Entladezyklen getrennt bestehen bleiben und nicht verklumpen.

Ein weiterer wichtiger Vorteil: Die auf Kalkstein basierende Nanobeschichtung führt dazu, dass das Saltz nicht mehr korrosiv wirkt, so dass das darauf aufbauende »EnerStore«-Speichersystem mit seinen Kesseln und Rohrleitungen nicht aus hochwertigen rostfreiem, sondern aus kostengünstigen Materialien aufgebaut werden kann – ein für die Wirtschaftlichkeit wichtiger Punkt.

Darüber hinaus ergibt sich ein zusätzlicher Vorteil: Sobald das Salz nach tausenden von Zyklen nicht mehr verwendet werden kann, ist es einfach zu recyceln und lässt sich beispielsweise in der Bauindustrie im Zement verwenden. Diese von SaltX über 15 Jahre entwickelte Nanocoating-Technologie verleiht den »EnerStore«-Systemen also eine hohe Lebensdauer, die den wirtschaftlichen Einsatz realistisch erscheinen lässt.

Dieser Ansatz hat ABB überzeugt: »Mit der Technologie von SaltX lässt sich die Speicherung von Wärme über lange Zeit bei geringen Verlusten realisieren«, erklärt Björn Jonsson, Hub Manager, Process Industries von ABB.

ABB wird für das Pilotprojekt in Luleå unter anderem die Automations- und Regeltechnik, Motoren und Antriebssysteme sowie die Prozessüberwachung zur Verfügung stellen. Damit lässt sich das System auf Industriegröße skalieren. In Luleå arbeiten Luleå Energi, LuleKraft und Swerim zusammen an dem Projekt.

»Über die Zusammenarbeit mit ABB können wir unseren EnerStore-Speicher mit einer industrietauglichen Prozesskontrolle ausstatten und wir profitieren von der langjährigen Erfahrung von ABB auf dem Gebiet der Prozessoptimierung«, sagt Carl-Johan Linér, CEO von SaltX Technology.

Eine große »EnerStore«-Speicheranlage.
Eine große »EnerStore«-Speicheranlage.
© SaltX

In Berlin arbeitet SaltX mit Vattenfall zusammen, wo ein »EnerStore«-Speicher seine Tauglichkeit im Heizkraftwerk Reuter C unter Beweis stellen soll. Dazu wurde 2019 eine Pilotanlage errichtet, die eine Gesamtleistung von 5 MW hat.  

SaltX jedenfalls ist überzeugt, dass die technische Plattform »EnerStore« gerade richtig für den stark steigenden Bedarf großer Speichersysteme in der Zukunft kommt. Bloomberg hatte diesem Marktsektor 2018 vorhergesagt, bis 2040 kumulativ auf 942 GW bzw. 2.857 GWh zu steigen. Das würde kumulativ Investitionen in Höhe 620 Mrd. Dollar bis 2040 bedeuten. Die Utility-Scale-Storage-Systeme werden laut den Analysten ab Mitte der 2030er-Jahre den größten Teil des Energiespeicherkapazitäten weltweit ausmachen.


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