Pumpen trotzen 1.400 °C

Strom aus Photovoltaik oder Windenergie für längere Zeit zu speichern, um ihn erst bei Bedarf wieder abzurufen, wäre ein großer Vorteil für eine gelingende, regenerative Energiewirtschaft. Die Energiespeicherung kann derzeit in Pumpspeicherkraftwerken erfolgen, was bisher nur experimentell geschieht, oder direkt in elektrischen Batterien, was funktioniert, aber rohstoffintensiv und teuer ist. Eine denkbare Variante ist ein Wärmespeichersystem, bei dem durch regenerativen Strom erhitztes, geschmolzenes Salz als Wärmespeicher dient. Durch Thermophotovoltaik - Solarzellen, die auf Wärmestrahlung reagieren - kann aus der gespeicherten Wärme wieder Strom erzeugt werden. Aus physikalischen Gründen verbessert eine hohe Temperatur des Speichermediums den Wirkungsgrad bzw. das Speichervolumen wird kleiner. Bisher bereiten hohe Temperaturen über 1000 °C aber Probleme bei Pumpen und Leitungen.

Wissenschaftler des „Georgia Institute of Technology“ haben nun eine Pumpe aus keramischen Komponenten entwickelt, die bis zu 1.400 °C funktioniert und damit als Wärmemedium geschmolzenes Silizium erlauben würde. Tests mit geschmolzenem Zinn bei 1.200 bis 1.400 °C wurden bereits 72 Stunden lang erfolgreich durchgeführt, auch wenn gewisse Verschleißerscheinungen sichtbar wurden. Keramik ist äußerst temperaturfest, aber spröde und daher in bewegten Maschinen schwierig zu handhaben. Daher entwickelte die Gruppe Kompositmaterialien, die mit Diamant-Werkzeugen bearbeitet wurden. Die bei Pumpen unverzichtbaren Dichtungen wurden aus Graphit hergestellt. Im nächsten Schritt soll Siliziumkarbid zum Einsatz kommen, das noch härter und widerstandsfähiger ist als das derzeitige Keramikkomposit.