Brennstoff Schwefel 08.05.2017, 07:23 Uhr

Solarkraftwerk läuft dank Schwefel auch in der Nacht

Schwefel als Energiespeicher? Solarkraftwerke könnten auch nach Sonnenuntergang weiter Strom erzeugen, wenn man Energie des Tages mit Hilfe eines Kreislaufprozesses speichert, an dem Schwefel, Schwefeldioxid und Schwefelsäure beteiligt sind. Bis 2020 sollen alle Komponenten fertig sein.

2153 bewegliche Spiegel lenken im DLR-Forschungszentrum Jülich in Nordrhein-Westfalen Sonnenstrahlen auf die Spitze des 60 m hohen Solarturms. Dort entstehen Temperaturen von 900 °C. In anderen Anlagen sind die Temperaturen noch höhen. Jetzt bauen die Forscher eine Schwefelanlage, um die Energie des Tages zu nutzen, um auch nachts Solarstrom zu produzieren.

Foto: DLR

Prozessschema des solaren Schwefelkreisprozesses.

Foto: DLR

Blick aus der Luft auf die 2.153 beweglichen Spiegel des Solarturmkraftwerkes in Jülich.

Foto: DLR

Durch die Bündelung des Lichtes in Solarturmkraftwerken entstehen enorme Temperaturen von bis zu 1.400 °C. Gelingt es, diese Energie auch in einem Schwefelsäure-Kreislauf zu speichern, könnte man die Stromproduktion auch in der Nacht fortsetzen.

Foto: DLR

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Wenn die Sonne untergeht, endet die Stromerzeugung in den meisten, konventionellen Solarkraftwerken. Einige verfügen über gigantische Salztanks, in denen Wärme für die Nacht gespeichert wird, so dass die Anlagen auch nach Sonnenuntergang weiterlaufen können. Das größte solarthermische Kraftwerk der Welt in Marokko erhitzt das flüssige Salz auf fast 400 °C und kann drei Stunden noch Strom erzeugen, wenn die Sonne nicht mehr scheint.

An einer ganz anderen Speichertechnik zur Verlängerung der Laufzeiten von Solarkraftwerken arbeitet das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Die deutschen Ingenieure planen ein Kraftwerk, das Schwefel verbrennt. Schwefel als Energiespeicher.

Brennstoff Schwefel wird recycelt

Während die Kohle in diesem Prozess unwiederbringlich verloren ist – sie wird zu Asche – verwandelt sich der Schwefel in Schwefeldioxid. Wird das Gas in Wasser geleitet, entsteht schweflige Säure. Diese landet in einem so genannten Disproportionierungsreaktor.

Hier werden Elektronen auf Wanderschaft geschickt: Sie suchen sich neue Partner. Dabei bilden sich reiner Schwefel und verdünnte Schwefelsäure. Der Schwefel wird wieder verbrannt, die Säure mit solarer Wärme konzentriert. Schließlich landet sie im Disproportionierungsreaktor, um in Schwefel umgewandelt zu werden.

Testanlage am Jülicher Solarturm

In der Praxis sieht das dann so aus: Das Kraftwerk produziert rund um die Uhr Strom. Die Säure wird gelagert und am nächsten Tag mit solarer Wärme letztlich wieder in Schwefel umgewandelt. Eine Testanlage soll am Solarturm in Jülich, einer DLR-Testanlage, gebaut werden. Das ist ein solarthermisches Kraftwerk, dessen Spiegel die Infrarotstrahlen der Sonne auf einen Receiver an der Spitze eines Turms konzentrieren. Hier entsteht Luft mit einer Temperatur von bis zu 900 °C.

Erstmals soll dabei ein so genannter Zentrifugalreceiver getestet werden. Der ähnelt der Trommel einer Waschmaschine, hat aber keine Löcher. Er rotiert, sodass die darin befindlichen keramischen Partikel an die Wand gepresst werden. Hier nehmen sie die solare Wärme auf. Die Trommel ist so konstruiert, dass stets Partikel unter herausfallen. Sie landen in einem Wanderbett-Partikelreaktor, in dem sie, weil sie zusätzlich katalytische Wirkung haben, auf direktem Wege aus schwefliger Säure Schwefel erzeugen.

Höllische Verbrennungstemperatur

Entwickelt werden muss auch ein Schwefelbrenner. Die Verbrennungstemperatur wird bei 1400 °C oder darüber liegen. Wie in einem Erdgaskraftwerk sollen das entstehende Schwefeldioxid zunächst eine Gasturbine auf Touren bringen. Deren Abgase sind so heiß, dass sie Wasser in einem Abhitzekessel in Dampf umwandeln, den ein Turbogenerator zur Stromerzeugung nutzt. Möglicherweise lässt sich eine ganz normale Gasturbine einsetzen, wenn sich sicherstellen lässt, dass das Schwefeldioxid-Gas völlig trocken ist.

Das Projekt mit der Bezeichnung Pegasus läuft bis zum Jahr 2020. Es wird von der Europäischen Union mit rund 4,7 Millionen Euro gefördert. Außer dem DLR sind das Karlsruher Institut für Technologie, das griechische Forschungszentrum Certh sowie die Industriepartner Brightsource Industries aus Israel, Processi Innovativi aus Italien und Baltic Ceramics aus Polen beteiligt.

Mit Lauge als Energiespeicher hat auch schon der Aachener Ingenieur Moritz Honigmann experimentiert. Er meldete 1883 eine Lokomotive zum Patent an, die ihre Energie in Form von Natronlauge an Bord hatte. Wie das funktionierte und dass diese Technik heute wieder in Energiespeichern genutzt wird, lesen Sie hier.

 

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

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