Metalle als Energiespeicher: EU und Land Hessen fördern Projekt mit drei Millionen Euro

(WK-intern) – Wie können erneuerbare Energien über längere Zeit sicher und klimaneutral gespeichert werden?

Mit dieser und weiteren wichtigen Zukunftsfragen beschäftigen sich Forschende der TU Darmstadt nun im neuen Metal Energy Hub.

Für eine umweltfreundliche Speicherung von Energie: Die TU Darmstadt bündelt ab sofort ihre Forschungsaktivitäten zu metallischen Energieträgern in einem neu gegründeten Metal Energy Hub (MEH). Das Zentrum, das heute auf dem Campus Lichtwiese eröffnet wurde, wird mit drei Millionen Euro vom Land Hessen und der EU gefördert. Der hessische Wirtschaftsminister Kaweh Mansoori besuchte die TU zur Übergabe des Förderbescheids und zum Start einer Pilotanlage.

Im Metal Energy Hub sollen künftig metallbasierte Energiespeicher als innovative Lösung für das sogenannte Langzeitspeicher-Problem in Deutschland entwickelt werden. Dieses entsteht, weil erneuerbare Energiequellen massive Speicherkapazitäten erfordern und bestehende Lösungen wie Batterien und Pumpspeicher für die saisonale Speicherung über längere Zeiträume nicht ausreichen. Die Darmstädter Forschenden setzen daher auf Metalle als chemische Energieträger.

Die neue, universtär einmalige Pilotanlage ermöglicht dabei die Verbrennung von mehreren Hundert Kilogramm Eisenpulver pro Stunde, um eine Energiefreisetzung von einem Megawatt und damit die sogenannte semi-industrielle Skala zu erreichen. Eisenpulver hat den Vorteil, dass es über lange Zeiträume sicher und verlustfrei gelagert und einfach transportiert werden kann. Bei der Verbrennung entsteht CO2-freie Wärme – für eine Stromerzeugung in Kraftwerken und Industrie- oder Fernwärme. Die neue Technologie ermöglicht es, ehemalige Kohlekraftwerke zu CO2-freien Eisenkraftwerken umzurüsten, bestehende Infrastrukturen weiter zu nutzen und so die Energiewende zu beschleunigen.

„Insbesondere bei hoch relevanten Themen wie der Energiewende ist es wichtig, den Forschungstransfer parallel zur Grundlagenforschung zu betreiben“, sagt Professor Thomas Walther, Vizepräsident für Innovation und Internationales der TU Darmstadt. „Der Metal Energy Hub ist ein perfektes Beispiel dafür, dass Forschungsstärke und xchange Hand in Hand gehen und sich so Innovationen mit echtem Impact entwickeln.“

Eisen sei einer der ältesten Werkstoffe der Menschheit und könne nun eine Schlüsselrolle in der weltweiten klimaneutralen Energieversorgung übernehmen, erklärt Koordinator Professor Christian Hasse vom Fachgebiet Simulation reaktiver Thermo-Fluid Systeme (STFS): „Wir bauen auf die erfolgreiche Forschung mit unseren Partnern, etwa dem Karlsruher Institut für Technologie, im Projekt Clean Circles auf. Mit dem Metal Energy Hub schaffen wir nun die Plattform, um metallische Energieträger zur industriellen Anwendung zu bringen, als skalierbare Lösung für Transport und Speicherung von erneuerbarer Energie.“

Technologiemanager Marius Schmidt betont, im MEH solle gezeigt werden, dass metallische Energieträger nicht nur im Labor funktionieren, sondern auch im industriellen Umfeld. „Die Ein-Megawatt-Pilotanlage ist ein entscheidender Schritt dahin. Über unser Partnernetzwerk bringen wir Forschung, Industrie und Politik zusammen – damit aus der Technologie schnell marktfähige Lösungen werden“, sagt er. „Es geht dabei nicht nur um eine neue Technologie – sondern darum, bestehende Infrastrukturen in Deutschland intelligent zu transformieren, statt sie abzuschreiben.“

Am MEH sind neben dem STFS auch die Fachgebiete Reaktive Strömungen und Messtechnik (RSM; Professor Andreas Dreizler) und Energiesysteme und Energietechnik (EST; Professor Bernd Epple) beteiligt sowie das Institut für Technische Thermodynamik (TTD; Professor Peter Stephan) und Professorin Michèle Knodt vom Institut für Politikwissenschaft. Gemeinsam will das Team von Brennerkonzepten bis zum semi-industriellen Maßstab forschen, die Entwicklung vorantreiben sowie metallische Energieträger und darauf aufbauende Geschäftsmodelle auf system- und volkswirtschaftlich-politischer Ebene analysieren. Durch das Partnernetzwerk sollen die Markteinführung beschleunigt und eine Ausgründung vorbereitet werden.

Eisen als Schlüsseltechnologie für die Energiewende

Erneuerbare Energieüberschüsse aus dem Sommer für den Winter nutzbar machen – das gelingt mit Eisenpulver als CO₂-freiem Energiespeicher. Das Konzept ist ebenso einfach wie genial: Eisenpulver wird verbrannt, wobei Energie in Form von Hitze freigesetzt wird – ohne CO₂-Emissionen. Es entsteht Eisenoxid, das mithilfe von grünem Wasserstoff oder Elektrolyse wieder in Eisen zurückverwandelt werden kann. Dieser Kreislauf lässt sich beliebig oft durchlaufen und ermöglicht eine langfristige Energiespeicherung, die im Gegensatz zu Batterien keine Selbstentladung kennt.

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PM: Technische Universität Darmstadt