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Arbeit und Bildung

Forschen für die moderne Industrie

Nach dem Kohle- und Atomausstieg braucht es neue Speichersysteme. Wie die aussehen könnten, wird im Helmholtz-Zentrum Rossendorf untersucht.

Im Helmholtz-Zentrum Rossendorf, direkt am Dresdner Stadtrand, werden die Weichen für moderne Energiespeichersysteme gestellt.
Im Helmholtz-Zentrum Rossendorf, direkt am Dresdner Stadtrand, werden die Weichen für moderne Energiespeichersysteme gestellt. © HZDR

Strukturwandel und Nachhaltigkeit. Schlagworte, die oft gebraucht werden und die noch dazu zusammen gehören. Der Kohleausstieg bedingt den Strukturwandel, der wiederum Wirtschaft, Arbeitsleben und Umwelt in Sachsen nachhaltig prägen wird. Gleiches gilt für das Ende der Atomkraftwerke in ganz Deutschland. Wie wird die Industrie künftig ausreichend Energie speichern und nutzen können? Eine Frage, an der auch am Helmholtz-Zentrum in Rossendorf (HZDR) bei Dresden geforscht wird. Verlässliche und kostengünstige Energie-Speichersysteme auf den Weg zu bringen, ist das Ziel eines internationalen Teams um Tom Weier und Norbert Weber vom Institut für Fluiddynamik des HZDR. Mit ihrem Projekt „Solstice“ – englisch für „Sonnenwende“ – wollen die Forscher Stromspeicher auf der Basis von flüssigem Natrium und flüssigem Zink entwickeln. Die Europäische Union fördert das Projekt über das Programm „Horizont 2020“ mit insgesamt acht Millionen Euro.

Die Idee dahinter: Flüssige Metalle und geschmolzene Salze könnten vor allem den stromintensiven Industriezweigen den Weg in die Zukunft ebnen helfen. Sie sollen Wind- und Sonnenenergie im großem Maßstab speichern. Damit das gelingt, arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus neun Forschungsinstituten und drei Unternehmen zusammen.

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Sächsischer Beitrag zur Energiewende

„Die Entwicklung effizienter Energiespeicher für industrielle Anwendungen brennt aktuell unter den Nägeln“, sagt Dr. Tom Weier vom HZDR-Fachbereich Magnetohydrodynamik. Das Ende von Kohleverstromung und Kernenergie mache solche Speichersysteme einfach unumgänglich. Aktuell werden Zeiten geringer Stromproduktion demnach durch konventionelle Kraftwerke abgefedert. Für die Zeit nach dem Atom- und Kohleausstieg braucht es Alternativen. Er und seine Kollegen arbeiten daran, Kurzzeitspeichermöglichkeiten auf Batteriebasis zu entwickeln. „Bei den Aktivmaterialien setzen wir auf Natrium und Zink“, erklärt sein Kollege Dr. Norbert Weber. Das habe ganz praktische Gründe. Natrium ist das sechsthäufigste Element auf der Erde und in großen Mengen verfügbar, Letzteres gilt auch für Zink.

Geforscht wird an zwei Systemen. Eines soll bei 600 Grad Celsius arbeiten, das andere bei 300 Grad Celsius. „Beim ersten System sind sowohl die Elektroden als auch der Elektrolyt flüssig“, beschreibt Weber die Zusammenstellung. „Unsere norwegischen Partner haben bereits mit diesem Aufbau experimentiert und die Funktionstüchtigkeit des Prinzips nachgewiesen. Hier sollen Energien im Megawattstunden-Bereich gespeichert werden, was solche Batterien für Industrieanwendungen prädestiniert.“ Auch beim zweiten System dienen demnach die flüssigen Metalle als Elektroden der Batterie. Der Elektrolyt hingegen ist fest. In den nächsten vier Jahren wollen die Wissenschaftler nun beide Systeme mindestens so weit entwickeln, „dass sie ihre Fähigkeiten in einer realistischen Umgebung unter Beweis stellen können“, heißt es aus Rossendorf.

Das zweite System könne in dieser Zeit sogar nahe an die Marktreife gebracht werden. Das HZDR übernimmt dabei nicht nur die Projektkoordination, sondern auch den Bau der Batteriezellen – als sächsischen Beitrag zur Sonnenwende. (WeSZ)

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