Solarenergie speichern: Thermische Speicher als Lösung für die Industrie

Parabolspiegel, um Solarenergie einzufangen

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Die Kraft der Sonne nutzen: vor allem in Regionen und Ländern mit hoher Sonneneinstrahlung wird die Energie der Sonne schon lange eingesetzt, um Energie in Form von Strom oder Wärme zu erzeugen. Mit Blick auf die Energiewende sowie die aktuelle Gaskrise rücken regenerative Energiequellen wie Solarenergie auch für die Industrie verstärkt in den Fokus. Allerdings steht gerade hier meist schnell die Frage nach der Versorgungssicherheit im Raum – schließlich scheint die Sonne nicht 24/7. Die Möglichkeit, Solarenergie zu speichern, ist deshalb essenziell, um die Industrie zu dekarbonisieren und zuverlässig rund um die Uhr mit Energie zu versorgen.

Systemintegration: So profitieren Stromerzeuger und Netzbetreiber durch die Speicherung von Solarenergie

Auch im Hinblick auf das Erreichen der Klimaziele spielt Solarenergie eine entscheidende Rolle. So soll in Deutschland der Anteil erneuerbarer Energien an der Energieversorgung bis 2030 auf 80 Prozent gesteigert werden. Das Ziel ist eine zuverlässige, flexible und nachhaltige Stromversorgung. Damit dies gelingen kann, ist eine vollständige Systemintegration von der erneuerbaren Erzeugung über den Netzanschluss bis hin zu den Endverbrauchern notwendig.

Energiespeicher sind dabei eine wichtige Komponente. Durch die Speicherung von Solarenergie kann diese zeitlich versetzt genutzt werden, sodass Produktionsspitzen ausgeglichen werden können und eine flexible sowie zuverlässige Energieversorgung gewährleistet werden kann. Mit thermischen Energiespeichern wie der ThermalBattery™ von ENERGYNEST kann überschüssige Solarenergie in Form von Wärme gespeichert werden und im Rahmen der Sektorenkopplung in der Wärmeversorgung genutzt werden.

Energieversorger können so ihre Erträge maximieren, indem bisher ungenutzte grüne Energie gespeichert und beispielsweise als grüne Prozesswärme in der industriellen Produktion genutzt werden kann. Auch für Netzbetreiber ergeben sich Vorteile durch das Speichern erneuerbarer Energien: Durch den Ausgleich von Produktionsspitzen können bestehende Netze effizienter genutzt werden. Außerdem werden Netzausgleichsgebühren vermieden.

Solarenergie in der Industrie nutzen: Photovoltaik, Solarthermie & Solarkraftwerke

 

Klar ist: Die Energiewende stellt insbesondere Unternehmen vor erhebliche Herausforderungen. Gerade in den energieintensiven Industrien sind die steigenden Kosten für Strom und Gas bereits in den letzten Jahren empfindlich zu spüren gewesen – im Zuge des Kriegs in der Ukraine hat sich die Situation nochmals erheblich verschärft. Neben Windenergie ist daher Solarenergie für die Industrie äußerst relevant, um sich aus der Abhängigkeit von fossilen Energiequellen zu lösen und die Elektrifizierung voranzutreiben. Dabei gibt es verschiedene Systeme, sich die Sonnenenergie zu Nutze machen.

Photovoltaik

Photovoltaik-Anlagen erzeugen mit Solarzellen elektrische Energie. Die dabei entstehende Gleichspannung wird durch einen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt, der dann direkt verwendet oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann. Unternehmen können so ihre eigene Energieversorgung mit günstiger grüner Energie sicherstellen und sogar zusätzliche Erträge erzielen. In Kombination mit thermischen Energiespeichern sind sie darüber hinaus in der Lage, die Energie als Prozesswärme oder -dampf zu nutzen und so die Versorgung ihrer Produktion auch nach Sonnenuntergang sicherzustellen.

CST: Konzentrierende Solarthermie

Neben der in Deutschland bekannteren Photovoltaiktechnik zur Stromerzeugung kommt in der Wärmeerzeugung die konzentrierende Solarthermie (Concentrated Solar Thermal, kurz: CST) zum Einsatz. Im Gegensatz zur Photovoltaiktechnik, bei der in den Solarzellen elektrische Spannung erzeugt wird, werden dabei sogenannte Parabolspiegel eingesetzt, die die Hitze der Sonne bündeln und als Wärme nutzbar machen. Mit regelbarer Wärme zwischen 50 und 430 Grad Celsius ist diese Art der Wärmeerzeugung auch für weite Teile der Industrie geeignet. Wird eine Solarthermieanlage mit einem Energiespeicher, der die Wärme in Dampf umwandelt und bei Bedarf abgibt, kombiniert, kann sogar die vollständige Versorgung industrieller Anlagen sichergestellt werden – auch nachts.

CSP: Konzentrierende Solarenergie

Die Energie der Sonne kann zudem in Solarkraftwerken genutzt werden. Mit der sogenannten konzentrierenden Solarenergie (Concentrated Solar Power, kurz: CSP) ist die Energiespeicherung bereits heute möglich. Bisher kamen hier häufig Salzschmelzsysteme zum Einsatz. Die Speicherung in Form von Thermalöl bietet für Unternehmen jedoch eine deutlich wirtschaftlichere Lösung. Dabei wird das Thermalöl durch die konzentrierte Sonneneinstrahlung erhitzt, gespeichert und in Dampf umgewandelt, der eine Turbine zur Stromerzeugung antreibt. So kann bei Bedarf – etwa zu Schwachlastzeiten – Strom zur Verfügung werden. CSP-Anlagen werden so deutlich flexibler.

Solarenergie speichern: Ein Vergleich zwischen Betonspeicher und Salzschmelzen

 

Energiespeicher helfen Unternehmen, die schwankende Leistung von Solaranlagen auszugleichen. Mithilfe von thermischen Speichern können Industrieunternehmen den kostengünstigen Strom aus dem Netz beziehen beziehungsweise Solarstrom oder Wärme in eigenen Anlagen selbst produzieren, wenn die Sonne scheint, und als Wärme speichern. Um die aus dem Sonnenlicht gewonnene Wärme zu speichern, gibt es verschiedene Verfahren – etwa in Form von Salzschmelzen oder durch thermische Speicherung in Beton. Beide Technologien werden bereits in der Praxis eingesetzt.

 

Thermische Energiespeicher wie die ThermalBattery™ bieten dabei insbesondere im Vergleich zur herkömmlichen Speicherung mit Schmelzsalzsystemen einige entscheidende Vorteile. Im Vergleich zu Öltanks und Salzschmelzen hat die ThermalBattery™ ein deutlich besseres Preis-Leistungs-Verhältnis: So sind die Investitionskosten bei der ThermalBattery um 40 Prozent geringer als bei einer Anlage, die flüssige Salz zur Wärmespeicherung einsetzt. Bei den Betriebskosten ist die ThermalBattery™ sogar rund 80 Prozent günstiger. Auch der Betrieb von Salzschmelzsystemen ist deutlich anspruchsvoller, da das Salz konstant auf hohen Temperaturen gehalten werden muss, damit es flüssig bleibt. Im Gegensatz dazu sind sowohl Wartungskosten als auch -komplexität der ThermalBattery™ deutlich geringer, da der Kern der Batterie wartungsfrei ist und weniger bis gar keine Betriebskosten erfordert. Hinzukommt die bessere Skalierbarkeit sowie die einfache Installation vor Ort durch den modularen Aufbau der Batterie.

Speicher für Solarenergie: Beispiel aus der Praxis

In der Praxis wird die ThermalBattery™ bereits eingesetzt: In der Produktionsanlage von Avery Dennison Performance Tapes in Belgien unterstützt sie dabei, die Produktion zuverlässig auch nach Sonnenuntergang fortsetzen zu können, sobald die Wärmeerzeugung von Erdgas (NG) auf konzentrierte Solarthermie (CST) umgestellt wurde.

 

Dabei wird überschüssige thermische Energie aus der CST-Anlage in der ThermalBattery™ gespeichert und bei Bedarf sowie in der Nacht als Prozessdampf abgegeben. So kann das Werk seine Emissionen noch weiter reduzieren, was in Kombination mit der Umstellung auf Solarenergie dazu führt, dass das Unternehmen sein Reduktionsziel von 70 Prozent für 2030 umsetzen wird – und bis 2050 Klimaneutralität erreicht.

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