Energiebündel Beton

Wenn es um Energiespeicher geht, denken wir in erster Linie an Strom und Batterien. Dabei ist die Speicherung von thermischer Energie, also von Wärme ebenso wichtig. Denn ihr Einsatz kann einen erheblichen Beitrag zur Energiewende leisten, um die ambitionierten Klimaschutzziele zu erreichen: In Deutschland entfällt beinahe die Hälfte des Gesamtenergieverbrauchs auf die Wärmeerzeugung, wovon der überwiegende Anteil – nämlich zwei Drittel – in der Industrie für die Erzeugung von Prozesswärme und Dampf verwendet wird. Im Gegensatz zur Stromerzeugung, bei der bereits etwa die Hälfte aus erneuerbaren Quellen stammt, beträgt der Anteil an grüner Wärme lediglich 15 Prozent.

Europas größtes Solarthermiefeld in Turnhout

Das in Kalifornien beheimatete Unternehmen für Verpackungslösungen, Avery Dennison Corporation, hat kürzlich in Turnhout, Belgien, Europas größtes konzentriertes Solarthermiefeld mit einer thermischen Speichereinheit in Betrieb genommen. Dieses beeindruckende Projekt umfasst insgesamt 2.240 Oberflächenspiegel, die Sonnenstrahlung bündeln und somit einen Spitzenoutput von 2,7 GWh thermischer Energie erzeugen. Die erzeugte Energie wird in sechs thermischen Speichermodulen mit einer Kapazität von 5 MWh gespeichert. Die Anlage erstreckt sich über eine Fläche von 5.540 Quadratmetern und stellt die größte Parabolspiegelanlage mit Energiespeicher in einem europäischen Industriegebiet dar.

Bei diesem Projekt greifen zwei Techniken ineinander: die solarthermische Anlage und der Wärmespeicher. Das ist für Westeuropa momentan noch ein sehr außergewöhnliches Projekt und wäre in der Art auch für Deutschland wünschenswert.

Dr. Volker Klapperich, Produktmanager Spezialtiefbau, Heidelberg Materials

450 °C – Beton als Wärmespeicher

Das norwegische Unternehmen Energynest hat im Vergleich zu anderen Speichermedien (Batterien, Salzspeicher oder ähnlichem) nach intensiver Forschungsarbeit einen einfachen und kostengünstigen Weg gefunden, erzeugte Energie dauerhaft zu speichern: mit dem Thermal Energy Storage (TES). Das TES-System basiert auf patentierten Modulen: Mit dem Hochleistungsbeton Heatcrete von Heidelberg Materials befüllte Stahlzylinder sind mit einem Geflecht von Rohren durchzogen. In die Rohre wird unter hohem Druck (160 bar) Wasserdampf oder Thermoöl mit einer Temperatur von bis zu 450 °C eingeleitet. Die Wärme wird an den Beton abgegeben, der diese für einen gewissen Zeitraum speichert und – mit nur geringen Verlusten – wieder für die Trocknungsöfen zur Verfügung stellen kann. Integraler Bestandteil der Anlage ist der Wärmespeicher – ein Beton, bestehend aus einer speziellen Mischung, die in exklusiver Zusammenarbeit mit Heidelberg Materials entwickelt wurde.

Der im Bereich des Solarturmkraftwerks errichtete Speicher besteht aus sechs Modulen mit insgesamt zirka 400 Wärmetauschersäulen von jeweils sechs Metern Höhe. Das benötigte Speichervolumen wurde durch Energynest im Vorfeld des Projekts durch entsprechende Simulationsberechnungen ermittelt. Heatcrete wurde als werksfertiger Trockenbeton nach Rotterdam geliefert, dort in der Betonanlage von Mebin (Tochtergesellschaft der Heidelberg Materials Benelux) gemischt und in die Module verfüllt. Die so befüllten Module wurden anschließend zum Bestimmungsort transportiert.

Spezialbeton für Hochtemperatur-Wärmespeicherung

Das neue Speichersystem hat das Potenzial, bei der Energiewende künftig eine große Rolle zu spielen. Und dabei rückt ein Baustoff in den Vordergrund, der entscheidende Mithilfe leistet: Beton! Der Spezialbeton Heatcrete von Heidelberg Materials für Hochtemperatur-Wärmespeicherung besitzt eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit sowie Wärmekapazität und ist daher ein perfektes Medium für große Speichervolumen. Der Beton bleibt auch bei hohen Temperaturen bis zu 450 °C strukturell stabil. Sein Vorteil ist die hohe Biege-/Zugfestigkeit, mit der das Material den wiederkehrenden Spannungen durch ständige Erhitzung und Abkühlung standhält, denn mit steigender Temperatur nimmt die Druckfestigkeit zu, bei 450 °C um zirka 50 Prozent.

Beispielhaftes Projekt für saubere Energie

Die saubere Energiewende ist der unumgängliche Pfad in Richtung einer nachhaltigen Zukunft. Investitionen in innovative erneuerbare Energiequellen, wie sie bei diesem Projekt in Turnhout realisiert wurden, tragen dazu bei, den Kohlenstoffausstoß zu reduzieren und einen positiven Einfluss auf den Klimawandel auszuüben. Dieses Vorhaben repräsentiert die größte industrielle Anlage in dieser Art in Europa und verdeutlicht die praktische Umsetzbarkeit solcher Lösungen. Lohnen wird sich das Projekt sowohl für das Unternehmen und als auch für die lokale Gemeinschaft, indem es den CO2-Fußabdruck des Werks reduziert und den Energieverbrauch senkt.

Melanie Kotzan