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Energiespeicher Natronlauge Ist das die Heizung der Zukunft?

Mit einer einfachen chemischen Reaktion, ein komplexes Problem gelöst: Wie die Forscher Benjamin Fumey und Robert Weber ein revolutionäres Heizsystem entwickelt haben.

Legende: Video Wärme speichern - Fertig ist die Lauge abspielen. Laufzeit 5:24 Minuten.
Aus nano vom 30.01.2018.

Die Solarenergie ist unbestritten ein Grundpfeiler der Energiewende. Doch gerade wenn es um nachhaltige Lösungen für Gebäudeheizungen geht, stösst die Nutzung der Sonnenenergie bisweilen an ihre Grenzen. Denn Heizungen werden vor allem dann gebraucht, wenn die Sonne nicht scheint – im Winter.

Was fehlt, ist eine tragfähige Möglichkeit, die Sonnenenergie des Sommers, wenn Wärme im Überfluss herrscht, für die kalten Wintertage zu speichern.

Zwei Zuataten für Wärme

Eine einfache chemische Reaktion könnte die Lösung des Problems sein: Mischt man konzentrierte Natronlauge mit Wasser, entsteht im Gemisch Wärme. Auf bis zu 50 °C kann die Temperatur ansteigen.

Die Reaktion lässt sich auch wieder rückgängig machen: Erwärmt man das abgekühlte Gemisch, verdampft der Wasseranteil der Lösung und die Natronlauge ist wieder konzentriert. Diese Abfolge lässt sich beliebig oft wiederholen.

So einfach wie genial

Benjamin Fumey und Robert Weber von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) haben auf der Basis dieses Prozesses in jahrelanger Tüftelei ein revolutionäres Heizsystem entwickelt. In den Heizperioden wird dabei in Tanks gespeicherte Natronlauge mit Wasser vermischt und die so entstehende Wärme zur Heizung von Gebäuden verwendet.

Im Sommer wird die Natronlauge mit Hilfe von Solarenergie wieder zurückkonzentriert und steht so für die nächste Kälteperiode wieder zu Verfügung. Sonnenenergie in Natronlauge gespeichert – so einfach wie genial.

Der Prototyp der Anlage ist für die Anforderungen eines Einfamilienhauses dimensioniert. Doch im Grunde ist das System beliebig skalierbar und könnte so eine vielversprechende Perspektive für die Heizung der Zukunft bieten.

Eine wärmende Idee

Dieses Potential hat man auch beim schweizerischen Bundesamt für Energie erkannt. Das System der beiden Wissenschaftler ist dort Teil eines Förderprogramms, das dabei helfen soll, die Idee zur Marktreife zu bringen.

Bald schon soll ein Forschungsgebäude auf dem Areal der Empa mit der Natronlaugenheizung betrieben werden. Verläuft der Einsatz nach Plan, steht einer Anwendung in weiteren Gebäuden nichts mehr im Wege – vorausgesetzt, es findet sich ein Fertigungs-Partner in der freien Industrie.

Sendung: 3sat, Nano, 29.01.2018, 7:00 Uhr, Link öffnet in einem neuen Fenster

27 Kommentare

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  • Kommentar von Daniel Ulrich (danul)
    Ich erkenne eine alt bekannte Absorptions-Wärmepumpe ab einer Erdsonde. Neu ist die temporäre Entkoppelung des solarbetriebenen Austreibers mittels temporärer Speicherung der Sorptionsmittel. Um 1980 hatte Sulzer AG schon Ähnliches pilotiert – auch mit NaOH/H2O allerdings mit einem Latent-Wärmespeicher. Theoretisch funktioniert es auch. In Realität (tiefe Leistungszahl od. ‚Wirkungsgrad‘ der Sorptions-WP und unvermeidliche ‚Nicht-Idealitäten‘ der Praxis) wird der apparative Aufwand prohibitiv.
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  • Kommentar von Richard Limahcer (Limi)
    Die Idee ist bestechend. Allerdings wohin mit dem Chlor, welches bei der Gewinnung von Natrium aus Natriumchlorid anfällt. Zwangsläufig wird sich diese Frage bei einem grossflächigen Einsatz stellen. Die Herstellung von PVC (Polyvinylchlorid) ist zwar eine temporäre Lösung. Was passiert mit dem PVC am Ende der Produktlebensdauer?
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    1. Antwort von Beat Reuteler (br)
      PVC ist sehr unbeliebt weil es bei Bränden hochgiftige Rauchgase entwickelt. Eigentlich hatten wir das PVC schon fast hinter uns...
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  • Kommentar von N. Schmid (Schmid)
    Die Aggressivität der Natronlauge ist verhältnismässig gut beherrschbar. Bereits Polypropylen ist beständig gegenüber Natronlauge. Die Frage ist, ob ein kommerzialisiertes System gegenüber alternativen Optionen, bestehen kann (z.B. Isolation und überdimensionierte Photovoltaikanlage oder Kauf von 100% erneuerbarem Strom im Winter). (Man bedenke z.B., dass im letzten Dezember die deutschen Windkraftwerke über 50 mal mehr Strom produziert haben als das AKW Mühleberg).
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    1. Antwort von Beat Reuteler (br)
      Die überdimensionierte Fotovotaikanlage ist keine Option gegenüber dem vorgestellten System. Denn zu dem Zeitpunkt wo die Wärme benötigt wird scheint die Sonne im Winter gerade nicht. Wenn, dann wäre die Kombination Fotovoltaik und Akku ein System das dieser neuen Technologie gegenübersteht, denn dann kann die Energie auch abends bezogen werden. Aber da steigen die Chancen der neuen Technologie weil sie eine Art Wärmeakku darstellt.
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    2. Antwort von N. Schmid (Schmid)
      Abgesehen davon, dass die Schweiz letztes Jahr über 15 Mrd kWh aus Deutschland importiert hat, muss man bedenken, dass unsere Speicherseen eine maximale Speicherkapazität von knapp 9 Mrd kWh ausweisen. Das entspricht der Batteriekapazität von 50 Renault Zoe (!) pro Einwohner. Auch kann überschüssige PV-Energie in günstigen Warmwassertanks gespeichert werden und das nationale als auch das internationale Netz bleibt bestehen und wird sogar ausgebaut, insofern sind Batterien im Keller überflüssig.
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    3. Antwort von Beat Reuteler (br)
      Die Kapazität der Speicherseen ist in der Tat eindrücklich. Aber die wollen doch nicht jeweils bis in den Winter warten um ihre Kapazitäten zu nutzen. Ich bin zwar auch der Meinung dass sie unbedingt in eine Gesamtenergiekonzeption mit eingebunden werden sollten, nicht zuletzt im Sinne des saisonalen Ausgleichs. Dies weil sie sich derart gut zum Speichern eignen. Aber die beschriebene neue Technologie hat möglicherweise auch eine bemerkenswerte Zukunft, weil sie den Eigenverbrauch stützt.
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    4. Antwort von N. Schmid (Schmid)
      Unsere Speicherseen werden seit jeher saisonal genutzt. Sie füllen sich im Sommer und leeren sich im Winter. (BFE Füllungsgrad Speicherseen). Der Eigenverbrauch könnte auch schon mit einem Warmwasserspeicher wesentlich erhöht werden.
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