Flüssiges Silizium bei 2.400°C als Energiespeicher

10. Dezember 2018, 17:16 Uhr
Energiespeicher aus flüssigem Silizium. Bild: Duncan MacGruer / MIT.
Energiespeicher aus flüssigem Silizium. Bild: Duncan MacGruer / MIT.
Weißglühendes, flüssiges Silizium könnte der Träger zur Speicherung enormer Energiemengen sein, die bei Photovoltaik und Windenergie gepuffert werden sollten. Laut MIT wäre das deutlich günstiger als Lithium-Ionen-Akkus und immer noch halb so teuer wie Wasserkraft-Pumpspeicher, der bisher billigsten Speicherform.

Silizium hat den Vorteil, dass es bei den anfallenden hohen Temperaturen nicht so korrosiv ist wie Metallsalze. Das Silizium würde flüssig bei 2.000°C in einem thermisch isolierten Tank aus Graphit gehalten. Leitungen mit Heizelementen verbinden den Basistank mit dem zweiten Energiespeichertank, in dem sich das flüssige Silizium bei 2.400°C befindet.

Durch Pumpen bei gleichzeitigem Aufheizen des Siliziums vom Basis- in den Speichertank wird überschüssige Energie aus dem Stromnetz aufgenommen und so gespeichert. Wenn wieder Energie benötigt wird, wird das Silizium vom Speicher wieder zurück in den Basistank gepumpt. Der Clou dabei ist, dass die Verbindungsrohre aufgrund der hohen Temperatur Licht mit hoher Energie abgeben. Dieses Licht kann dann mit speziellen Photovoltaik-Modulen wieder in elektrische Energie umgewandelt werden.

Energiewandlung & Korrosion

Das Verfahren nennt sich TEGS-MPV (Thermal Energy Grid Storage-Multi-junction PhotoVoltaics). Die Energie wird dabei in der hohen Temperatur des Siliziums gespeichert. Bei der Lichtabgabe dienen die Verbindungsrohre als extrem intensive Lichtquelle. Auch dieser Teil muss natürlich sehr gut thermisch isoliert sein, denn mit der Qualität der Isolation steht und fällt die Effizienz einer solchen Speicheranlage. Trotz des weißglühenden Inhalts sind die Außenwände der Speicher lediglich auf Zimmertemperatur.

Es liegt nahe anzunehmen, dass dieses heiße Silizium sehr schnell mit dem Graphit der Wände der Speicher zu Siliziumkarbid reagiert und somit sehr korrosiv wirkt. Laut den Forschern konnten sie bei Tests mit Silizium bei 2.150°C für eine Stunde zeigen, dass sich zwar zunächst Siliziumkarbid bildet, aber lediglich als Schicht, die eine weitere Korrosion des Graphittanks verhindert.
Die Herstellung so großer Tanks aus einem Stück ist unpraktikabel. Von daher wurde vorgeschlagen, dass man die Einzelteile mit Schrauben aus Kohlefasern fixiert und die Zwischenräume mit einer Art flexiblem Graphit abdichtet. Letztes Jahr schon haben die Forscher eine Pumpe entwickelt, die flüssiges Silizium pumpen könnte. Sie ist im Guinness-Buch der Rekorde als die Pumpe mit der höchsten möglichen Temperatur registriert.

Laut MIT reicht ein einziger Speicher für die Pufferung von erneuerbarer Energie für eine Stadt mit 100.000 Wohnungen vollständig aus. Hierzu werden keine großen Anlagen mit Höhenunterschieden und keine Dämme etc. benötigt.
Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Energy & Environmental Science veröffentlicht.
 
Quelle: MIT News
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