Anlagen wie das südspanische Solarthermiekraftwerk Andasol beweisen, dass es technisch möglich ist, die Kraft der Sonne in elektrische Energie umzuwandeln und damit Europa mit Strom zu versorgen. Dabei bedient man sich bei der Speicherung der Energie großer Mengen von Nitratsalzen. Die sind jedoch sehr teuer, da sie auch in der Düngemittelherstellung für die Landwirtschaft verwendet werden.

Günstig und weltweit nutzbar

Dörte Laing vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Stuttgart hat sich bei ihrer Suche nach neuen Speichermedien nicht nur auf bereits anerkannte Materialien beschränkt. Die Wissenschaftlerin kam auf die Idee, Beton auf seine Wärmespeicherfähigkeiten hin zu prüfen. Beton ist zwar ein Material, das von der wärmetechnischen Seite nicht optimal ist, aber es ist ein sehr günstiges Material, das weltweit genutzt und hergestellt werden kann.

Beton ist jedoch nicht gleich Beton. Das Gestein ist ein Gemisch aus Zement, Kies und Wasser. Erhitzt man den normalen Baustoff auf über 100 Grad, verdampft das Wasser, und alles würde zerbersten. Doerte Laing und ihr Team haben deshalb ihre eigene Betonmischung entwickelt. Um als Speichermedium eingesetzt werden zu können, muss der Beton Poren haben, um dem Wasserdampf einen Weg zu geben, und eine sehr hoher Dichte aufweisen. Immerhin soll der Beton möglichst schnell viel Wärme pro Milligramm speichern und wieder abgeben können. Aber eine gute Wärmeleitfähigkeit allein reicht nicht aus. Die Betonmischung muss auch in der Lage sein, Wärme bis zu einer Temperatur von 400 Grad Celsius aufzunehmen und der Temperatur standzuhalten.

Kleine Risse im Material

Nach vielen Tests haben die Wissenschaftler eine geeignete Mischung gefunden, die auch den Anforderungen einer solarthermischen Anlage entspricht. Dazu haben sie ihren 40 Tonnen-Block auf 400 Grad Celsius aufgeheizt und beobachtet, wie das Material auf die Belastung reagiert. Im Inneren des Quaders ist ein Röhrensystem versteckt, das den Beton auf 400 Grad Celsius aufheizt. Es bildeten sich zwar feine Risse im Betonklotz, doch die sind kein Problem, meint Dörte Laing. Sie entstehen dadurch, dass der Beton und der Stahl des Röhrensystems eine unterschiedliche thermische Ausdehnung haben und sich unterschiedlich weit bewegen.

Über Monate hinweg haben die Forscher ihre Pilotanlage getestet, den Speicher immer wieder aufgeheizt und sechs Stunden später entladen. Tatsächlich hat der Beton die ständigen Temperaturwechsel verkraftet, und der Speicher hat die Kapazität, die im Labor zuvor gemessen wurde. Auf Basis der Tests kann nun berechnet werden, wie ein großer Kraftwerkspeicher ausgelegt werden muss. Mit der neuen Speichertechnik wären solarthermische Kraftwerke also noch besser für den Einsatz in den Wüsten ausgerüstet, um flexibler und preiswerter Solarwärme für die Stromherstellung zu speichern.