Frau Danesi, Sie forschen an der ZHAW im Bereich thermische Speicher. Was versteht man darunter?
Erneuerbare Energien sind die Zukunft, aber ohne entsprechende Speichertechnologien haben wir wenig Chancen, fossile Brennstoffe oder auch Kernenergie zu ersetzen. Derzeit verfügbare Speichertechnologien haben über längere Zeiträume hohe Energieverluste oder sind in der Herstellung sehr teuer. Wir arbeiten an einer neuen Technologie zur Wärme- und Kälteversorgung, welche ein Arbeitsmedium benutzt, in dem Energie bereits natürlich gespeichert ist. Diese kann über beliebig lange Zeiträume verlustlos transportiert werden. Mit dem Einsatz dieser sogenannten thermochemischen Technologie könnte eine höhere Quote des Energieverbrauchs in der Schweiz – bis zu 40 Prozent – mit regenerativen Energiequellen abgedeckt werden.
Erneuerbare Energien sind die Zukunft, aber ohne entsprechende Speichertechnologien haben wir wenig Chancen, fossile Brennstoffe oder auch Kernenergie zu ersetzen.
Wie funktionieren solche thermochemischen Netze?
Zugegeben, das ist nicht ganz einfach zu verstehen. Am besten stellen Sie sich normale Fernwärmenetze vor, welche anstelle von warmem Wasser mit einer konzentrierten Salzlösung, sogenanntem thermochemischem Fluid, bei Umgebungstemperatur betrieben werden. Wenn die Salzlösung nun in Kontakt mit feuchter Luft kommt, wird die Feuchtigkeit von der Salzlösung absorbiert und dabei Wärme freigegeben. Die Salzlösung transportiert keine Wärme, sondern nur ein Potenzial, mit dem bei Bedarf Wärmeenergie produziert werden kann, ähnlich wie zum Beispiel Gas, mit dem ja auch erst Wärmeenergie erzeugt wird, wenn wir es verbrennen.
Das Gas wird in diesem Prozess ja verbraucht. Ist das mit der Salzlösung dasselbe?
Nein, die Salzlösung wird wieder regeneriert, wenn sie das Wasser absorbiert hat. Dies geschieht, indem wir sie in Kontakt mit trockener Luft bringen. Deswegen sprechen wir von Netzen und Kreislauf. In herkömmlichen thermischen Netzen fliesst warmes Wasser zum Verbraucher und kaltes Wasser kommt zurück. Thermochemische Netze transportieren also eine konzentrierte Salzlösung zum Verbraucher und verdünnte Salzlösung zurück.
Ist das ein komplizierter Prozess?
Das ist genau der umgekehrte Prozess der Absorption. Trockene Luft kommt in Kontakt mit der verdünnten Salzlösung und absorbiert einen Teil von deren Feuchtigkeit. Um die relative Feuchtigkeit der Luft zu senken bzw. ihr Absorptionspotenzial zu steigern, wird die Luft oder/und die Salzlösung leicht erwärmt. Dazu können erneuerbare Niedertemperatur-Wärmequellen wie Solarwärme oder auch Abwärme, wie sie zum Beispiel in Rechenzentren entsteht, benutzt werden.
Und wie sieht es mit der Speicherung aus, muss die Salzlösung im Vakuum lagern? Sie soll ja nicht mit Luft in Berührung kommen.
Nein, dazu braucht man kein Vakuum. Es ist ausreichend, die Salzlösung unter Luftabschluss zu lagern. Was jedoch wichtig ist, ist die Materialität des Tanks. Metall kommt dafür nicht in Frage, weil Salz korrosiv wirkt. Deshalb werden Rohrleitungen und Behälter aus Kunststoff eingesetzt. Nur die Wärmeübertrager sind aus Metall und besitzen eine spezielle Beschichtung. Aktuell wird an solchen neuartigen Beschichtungen geforscht, dazu läuft ein EU-Projekt. Die Entwicklung dieser Spezialmaterialien ist zwar teuer, aber sobald in grossem Stil produziert werden kann, wird das schnell günstiger.
Frau Danesi, Sie forschen an der ZHAW im Bereich thermische Speicher. Was versteht man darunter?
Erneuerbare Energien sind die Zukunft, aber ohne entsprechende Speichertechnologien haben wir wenig Chancen, fossile Brennstoffe oder auch Kernenergie zu ersetzen. Derzeit verfügbare Speichertechnologien haben über längere Zeiträume hohe Energieverluste oder sind in der Herstellung sehr teuer. Wir arbeiten an einer neuen Technologie zur Wärme- und Kälteversorgung, welche ein Arbeitsmedium benutzt, in dem Energie bereits natürlich gespeichert ist. Diese kann über beliebig lange Zeiträume verlustlos transportiert werden. Mit dem Einsatz dieser sogenannten thermochemischen Technologie könnte eine höhere Quote des Energieverbrauchs in der Schweiz – bis zu 40 Prozent – mit regenerativen Energiequellen abgedeckt werden.
Erneuerbare Energien sind die Zukunft, aber ohne entsprechende Speichertechnologien haben wir wenig Chancen, fossile Brennstoffe oder auch Kernenergie zu ersetzen.
Wie funktionieren solche thermochemischen Netze?
Zugegeben, das ist nicht ganz einfach zu verstehen. Am besten stellen Sie sich normale Fernwärmenetze vor, welche anstelle von warmem Wasser mit einer konzentrierten Salzlösung, sogenanntem thermochemischem Fluid, bei Umgebungstemperatur betrieben werden. Wenn die Salzlösung nun in Kontakt mit feuchter Luft kommt, wird die Feuchtigkeit von der Salzlösung absorbiert und dabei Wärme freigegeben. Die Salzlösung transportiert keine Wärme, sondern nur ein Potenzial, mit dem bei Bedarf Wärmeenergie produziert werden kann, ähnlich wie zum Beispiel Gas, mit dem ja auch erst Wärmeenergie erzeugt wird, wenn wir es verbrennen.
Das Gas wird in diesem Prozess ja verbraucht. Ist das mit der Salzlösung dasselbe?
Nein, die Salzlösung wird wieder regeneriert, wenn sie das Wasser absorbiert hat. Dies geschieht, indem wir sie in Kontakt mit trockener Luft bringen. Deswegen sprechen wir von Netzen und Kreislauf. In herkömmlichen thermischen Netzen fliesst warmes Wasser zum Verbraucher und kaltes Wasser kommt zurück. Thermochemische Netze transportieren also eine konzentrierte Salzlösung zum Verbraucher und verdünnte Salzlösung zurück.
Ist das ein komplizierter Prozess?
Das ist genau der umgekehrte Prozess der Absorption. Trockene Luft kommt in Kontakt mit der verdünnten Salzlösung und absorbiert einen Teil von deren Feuchtigkeit. Um die relative Feuchtigkeit der Luft zu senken bzw. ihr Absorptionspotenzial zu steigern, wird die Luft oder/und die Salzlösung leicht erwärmt. Dazu können erneuerbare Niedertemperatur-Wärmequellen wie Solarwärme oder auch Abwärme, wie sie zum Beispiel in Rechenzentren entsteht, benutzt werden.
Und wie sieht es mit der Speicherung aus, muss die Salzlösung im Vakuum lagern? Sie soll ja nicht mit Luft in Berührung kommen.
Nein, dazu braucht man kein Vakuum. Es ist ausreichend, die Salzlösung unter Luftabschluss zu lagern. Was jedoch wichtig ist, ist die Materialität des Tanks. Metall kommt dafür nicht in Frage, weil Salz korrosiv wirkt. Deshalb werden Rohrleitungen und Behälter aus Kunststoff eingesetzt. Nur die Wärmeübertrager sind aus Metall und besitzen eine spezielle Beschichtung. Aktuell wird an solchen neuartigen Beschichtungen geforscht, dazu läuft ein EU-Projekt. Die Entwicklung dieser Spezialmaterialien ist zwar teuer, aber sobald in grossem Stil produziert werden kann, wird das schnell günstiger.
