Carnot-Batterie
Eine Carnot-Batterie ist ein Energiespeicher, der Strom in Form thermischer Energie speichert. Während des Ladevorgangs wird Strom in Wärme umgewandelt und im Wärmespeicher gespeichert, bei der Entladung wird die gespeicherte Wärme wieder in Elektrizität umgewandelt.[1] Die Batterie ist benannt nach Nicolas Léonard Sadi Carnot, dessen Studien die Thermodynamik begründeten.
Hintergrund
Die effiziente Nutzung des steigenden Anteils der erneuerbaren Stromerzeugung gelingt durch die Speicherung von Wärmeenergie in kostengünstigen Materialien wie Wasser, Steinen oder Salzen. Die Carnot-Batterie besteht aus den Untersystemen der Stromumwandlung in Wärme, der Wärmespeicherung und der Rückgewinnung von Strom aus Wärme.
Systemkonfiguration
Ein Carnot-Batterie Speichersystem besteht aus drei Teilen: der Umwandlung von Strom zu thermischer Energie (Power to Thermal, P2T), dem thermischen Energiespeicher (Thermal Energy Storage, TES) und der Umwandlung von thermischer Energie zu Strom (Thermal to Power, T2P).
Technologien der Strom zu Wärmeumwandlung
Strom kann durch den Einsatz verschiedener Technologien in Wärme umgewandelt werden.[2]
- Eine Widerstandsheizung wandelt Strom in Wärme um.
- Ein linksläufiger Kreisprozess (Wärmepumpe) überträgt Wärme von einem niedrigen Temperaturniveau, mit zusätzlicher Arbeitsenergie, auf ein höheres Temperaturniveau.
- Für Kryogene Energiespeicherung wird Luft verflüssigt.
Thermische Energiespeicherung
Entsprechend dem Mechanismus der Energiespeicherung können Wärmespeicher in drei Arten unterteilt werden: sensible Wärme Speicher, latente Wärme Speicher (Latentwärmespeicher) und thermochemischer Wärmespeicher. Die verwendeten Speichermaterialien für Carnot-Batterien sind:
- Heißes Wasser
- Molten salt (Salzschmelze)
- Stein oder eingekapseltes PCM (Phasenwechselmaterial, latente Wärme) in Schüttbett Speichern
- Flüssige Luft
Technologien Umwandlung von Wärme zu Strom
Wärme kann durch thermodynamische Prozesse, wie dem Clausius-Rankine-Kreisprozess oder dem Joule-Kreisprozess, in Strom umgewandelt werden.
Weblinks
Einzelnachweise
- ↑ IEA Energy Storage Annex 36 - Carnot Batteries. Technology Collaboration Programme Energy Storage, International Energy Agency. Abgerufen im 17 June 2021.
- ↑ Olivier Dumont, Guido Francesco Frate, Aditya Pillai, Steven Lecompte, Michel De paepe, Vincent Lemort: Carnot battery technology: A state-of-the-art review. In: Journal of Energy Storage. 32, 2020, ISSN 2352-152X, S. 101756. doi:10.1016/j.est.2020.101756.
