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  • Innovation in der Speichertechnologie

    KRAFTBLOCK und STEAG New Energies kooperieren bei Erweiterung leitungsgebundener Wärmenetze

    Der Anteil von Sonnen- und Windenergie an der Strom- und Wärmeproduktion wächst stetig. Aber noch immer mangelt es an Leitungs- und Speicherkapazitäten, um die Energiewende weiter voranzubringen. Das saarländische Startup KRAFTBLOCK GmbH hat ein flexibel einsetzbares Speichersystem entwickelt, das die darin gespeicherte Energie sowohl als Wärme, Kälte wie auch als Strom wieder abgeben kann. Gemeinsam mit den erfahrenen Experten der STEAG New Energies GmbH wollen die Speicher-Spezialisten nun Marktführer für industrielle Abwärme-Lösungen werden.

    Die in Saarbrücken ansässige Universität des Saarlands hat traditionell den Ruf, Ursprung innovativer Entwicklungen zu sein. Auch der Mitgründer von KRAFTBLOCK, Dr. Martin Schichtel, studierte hier einst Chemie und promovierte anschließend mit den Schwerpunkten Nanopartikel-Verbundwerkstoffe und Smart Coatings. Die grundsätzliche Idee für die heutigen KRAFTBLOCK-Speicher entwickelte der heute 51-Jährige hier: Als Leiter der Abteilung Keramik am Leibniz-Institut für Neue Materialien der Uni Saarbrücken gründete er die Abteilung Polymere Nanopartikelkomposite und leitete anschließend den Bereich Smart Coatings der ItN Nanovation AG.

    Acht Jahre Forschung
    Am jetzt für die KRAFTBLOCK-Speicher verwendeten Material forschte er acht Jahre, bevor er das Unternehmen 2014 gemeinsam mit der Wirtschaftswissenschaftlerin Dr. Susanne König gründete. Die ersten Energiespeichersysteme hat die KRAFTBLOCK GmbH in diesem Jahr ausgeliefert.

    „Klassische Speicherwerkstoffe können bestimmte Nischen oder Temperaturanwendungen bedienen, sind aber meist auf eine Anwendungstemperatur kleiner 600 Grad Celsius angewiesen“,erklärt Martin Schichtel. „Uns war es allerdings wichtig, einen möglichst breiten Temperaturbereich abzudecken, eine deutlich verbesserte Kapazität zu bieten und zugleich auf nachhaltige und ökologische Parameter zu schauen.“ Nachhaltig bedeutet für die KRAFTBLOCK-Gründer, einerseits schon beim Speichermaterial bis zu 85 Prozent Rezyklate einzusetzen, andererseits aber auch, dass rund 90 Prozent des Gesamtspeichers in verschiedenen Formen nach dem Einsatzende nutzbar bleiben.

    Der Speicher
    Die KRAFTBLOCK-Speicher sind modular ausgelegt. Dies gilt einerseits für die Speicher selbst, der durch viele verschiedene Module skaliert werden kann. Aber auch das Speichersystem, welches aus dem eigentlichen Hochleistungsspeicher sowie einer Be- und einer Entladeeinheit besteht, ist modular. Die Entladeeinheit ist im Falle der Rückverstromung im einfachsten Falle ein Organic-Rankine-Cycle (ORC) und steigert sich dann in Größe und Effizienz bis hin zur Gas- und Dampfturbine. Das nach dem schottisch-britischen Physiker und Ingenieur William John Macquorn Rankine (1820-1872) benannte ORC-Verfahren dient zum Betrieb von Dampfturbinen. Hierbei werden anstelle von Wasserdampf organische Flüssigkeiten mit niedriger Verdampfungstemperatur als Arbeitsmittel genutzt.

    „Klassische Speicher brauchen meist weniger als 600 Grad Celsius.“

    Martin Schichtel, Mitgründer und Geschäftsführer KRAFTBLOCK GmbH.

    Nanotechnologie ermöglicht 1.300 Grad Celsius
    Das auf Nanotechnologie basierende Granulat, das thermische Energie, also Wärme, bis zu 1.300 Grad Celsius speichern kann, ist deutlich effizienter als herkömmliche Speichermedien wie Salz und Beton, die sich üblicherweise nur auf maximal 600 Grad erhitzen lassen. Die Lebensdauer der KRAFTBLOCK-Speicher soll bei 30 Jahren liegen. „Letztendlich haben wir mit dem Speichermaterial eine Art synthetischen Stein geschaffen, der bis zu 15.000 Zyklen hält und, temperaturabhängig, eine Bruttokapazität von 1,2 Megawattstunden pro Kubikmeter aufbringt“, erläutert der KRAFTBLOCK-Geschäftsführer. „Aber damit ist das Ende der Lebenszeit nicht zwangsläufig erreicht. Und außerdem gilt dieser Wert für eine sehr große Temperaturbreite – bei einer Beladung von 1.200 Grad Celsius ist eine Entladung mit Umgebungsluft möglich, das entspricht einer Temperaturdifferenz von ca. 1.180 Grad Celsius.“

    Mobile Speicher mit vielfältigen Einsatzmöglichkeiten
    Ein weiterer innovativer Ansatz der KRAFTBLOCK-Speicher: Dieses Speichersystem ist hochflexibel, denn es kann mobil oder stationär genutzt werden. Das ist besonders dann von Vorteil, wenn sich ein fest installierter Speicher zur Abwärmenutzung wegen der geringen Zahl an Betriebsstunden bislang nicht rentiert hat. Auf diese Weise lassen sich leitungsgebundene Wärmenetze auf darüberhinausgehende Regionen erweitern. „Die Möglichkeiten sind hier dank der hohen Mobilität des Speichers sehr vielfältig“, sagt Dino Mechenbier, der die Kooperation mit KRAFTBLOCK aufseiten von STEAG New Energies begleitet. „So lassen sich künftig auch Abwärme-Potenziale in Industrie und Gewerbe erschließen, für die es bisher keine wirtschaftlich darstellbaren Lösungen gab.“

    Doch nicht nur die Mobilität des KRAFTBLOCK-Speichers bedeutet einen großen Fortschritt: „Dank der bedeutend höheren Gesamteffizienz gegenüber anderen Thermalspeichern“, erläutert Dino Mechenbier, „können in der Abwärmenutzung künftig bis dato ungenutzte Potenziale ausgeschöpft werden, deren Erschließung bislang zu teuer war, weil die abzuschöpfende Wärme beispielsweise nicht dauerhaft, sondern nur zeitweilig anfällt.“

    Das Potenzial
    Über die Hälfte der in Deutschland genutzten Energie wird für die Erzeugung von Wärme und Kälte verwendet. Die benötigte Energie hierfür wird noch zu fast 85 Prozent aus Kohle, Öl und Gas gewonnen. Lediglich 14,5 Prozent stammen aus erneuerbaren Quellen. Deshalb ist für das Gelingen der Energiewende nicht allein ein Wandel in der Stromerzeugung wichtig, sondern mindestens ebenso sehr bedarf es eines Umsteuerns in der Wärme- und Kälteerzeugung. STEAG als einer der bundesweit größten Fernwärmeversorger sieht sich dabei in besonderer Verantwortung. Denn Fernwärme ist die einzige Zukunftstechnologie, mit der erneuerbare Energien schnell und ökonomisch sinnvoll in eine flächendeckende Wärmeversorgung integriert werden können. Dabei setzt das Energieunternehmen, das in ganz Deutschland Energieerzeugungs- und verteilanlagen zur Fernwärmeversorgung plant, realisiert und auch betreibt, schon jetzt nicht allein auf konventionelle Energieträger, sondern auch auf Geothermie, Biomasse und Anlagen, die nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung arbeiten.

    „Bedeutend höheren Gesamteffizienz eröffnet bislang ungenutzte Potenziale.“

    Dino Mechenbier, bei STEAG New Energies für die Kooperation mit KRAFTBLOCK verantwortlich.

    KRAFTBLOCK und STEAG: das passt!
    Die einschlägige und langjährige Erfahrung von STEAG als Anbieter passgenauer, dezentraler Energielösungen für Industriekunden und Kommunen und die technische Innovationskraft von KRAFTBLOCK sollen zukünftig Basis für gemeinsam entwickelte Projektideen sein. „Hier ergänzen sich die Skalierbarkeit der neuen Speichertechnik und die Mentalität der STEAG, Energielösungen passgenau für die Bedarfe des jeweiligen Kunden zu planen und entsprechend umzusetzen, auf geradezu ideale Weise“, betonen Martin Schichtel und Dino Mechenbier.