Eine Fabrik braucht Dampf nicht immer im gleichen Takt. Fällt mehr Wärme an, als gerade gebraucht wird, könnte ein Speicher sie aufnehmen und später wieder abgeben. Für die Versorgung zählt dabei nicht nur, wie viel Wärme hineinpasst. Sie muss auch schnell genug aus dem Speicher herauskommen und zur Temperatur des Dampfnetzes passen.
Genau daran arbeiten mehrere deutsche Forschungsteams mit Materialien, die beim Laden schmelzen und beim Entladen wieder erstarren. Ihr Ansatz heißt Latentwärmespeicher. Projekte des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Fraunhofer-Gesellschaft zeigen, warum Materialwahl, Wärmetauscher und Einbau in den Betrieb zusammengehören.
Wärme im Zustandswechsel
Wird ein Stoff erwärmt, steigt zunächst seine Temperatur. Beim Schmelzen nimmt er zusätzliche Energie auf, während sich sein Zustand von fest zu flüssig ändert. Erstarrt er später wieder, gibt er diese Wärme ab. Diese Energie im Zustandswechsel nennen Fachleute latente Wärme. Welcher Stoff geeignet ist, hängt unter anderem davon ab, bei welcher Temperatur er schmilzt.
Ein Speicher für industrielle Prozesswärme muss also zum jeweiligen Prozess passen. Das Material darf nicht erst bei einer Temperatur schmelzen, die die Wärmequelle gar nicht erreicht. Umgekehrt muss es beim Entladen warm genug sein, um die benötigte Wärme an den Verbraucher zu übertragen. Dazwischen braucht es einen Weg, auf dem die Wärme durch das Material und die Wand eines Wärmetauschers fließt.
Ein Speicher für wechselnden Dampfbedarf
Das DLR-Projekt MoWiE setzt an einem solchen Betriebsproblem an. Wenn in einem Industrieprozess vorübergehend mehr Dampf entsteht, als gebraucht wird, soll ein Modul die Wärme aufnehmen und später bereitstellen. Gemeinsam mit Industriepartnern entwickelt das DLR einen Speicher für ein Kraftwerk in Eisenhüttenstadt.
Die Projektseite beschreibt ein Modul mit rund 1.080 Rippenrohren. Die Rippen vergrößern die Kontaktfläche zwischen Rohr und Speicherstoff. Das ist wichtig, weil ein großer Vorrat wenig nützt, wenn die Wärme nur langsam an die Rohre gelangt. Die Anlage ist auf etwa zwölf Megawatt Leistung und zwei Megawattstunden Kapazität ausgelegt. Leistung beschreibt die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung; Kapazität steht für die gespeicherte Energiemenge. Die Zahlen sind Auslegungsdaten und keine gemessene Einsparung.
Der Bau und die Integration in den laufenden Betrieb sind Teil des Vorhabens. Erst der praktische Einsatz soll zeigen, wie stabil das System arbeitet und wie sich mehrere Module an einen Prozess anpassen lassen. Die Anforderungen eines konkreten Werks bestimmen, wann und wie oft der Speicher geladen und entladen werden muss.
Warum die Materialwahl so viel ausmacht
Ein anderer Forschungsweg setzt auf Metalle. Im Projekt MetallPCM untersucht Fraunhofer IFAM gemeinsam mit der Hochschule Zittau/Görlitz metallische Phasenwechselmaterialien und entwickelt einen Demonstrator. Metall kann Wärme gut leiten. Das Team will damit hohe Speicherleistung und kurze Lade- und Entladezeiten verbinden.
Ein Blick auf ein weiteres Fraunhofer-Projekt macht den Zielkonflikt greifbar. Bei TheMatIK wurde ein Versuchsstand für die Absicherung einer Dampfversorgung mit einer Zink-Aluminium-Legierung betrieben. Deren Phasenwechsel lag bei 381 Grad Celsius, zwischen einer Wärmequelle bei 410 Grad und einer Wärmesenke bei 296 Grad. Die Temperatur passt damit zu diesem Versuchsaufbau; sie ist keine universelle Vorgabe für andere Betriebe.
Die Forschenden nennen für die Metalllegierung eine hohe Wärmeleitfähigkeit und volumetrische Speicherdichte im Vergleich zu den betrachteten Speichersalzen. Gleichzeitig ist ihre auf die Masse bezogene Schmelzenthalpie geringer: Für dieselbe beim Phasenwechsel gespeicherte Energie wird mehr Materialmasse benötigt. Wer Anlagen plant, muss also Platz, Gewicht, Wärmeübertragung und Kosten gemeinsam betrachten.
Schmelzen allein genügt nicht
Im flüssigen Zustand kann ein Metall mit seinem Behälter reagieren. Das TheMatIK-Team untersuchte deshalb Werkstoffkombinationen auf Korrosion und setzte Proben 1.000 Schmelz- und Erstarrungszyklen aus. Solche Versuche sind wichtig, weil ein Speicher im Betrieb immer wieder seinen Zustand wechseln soll. Die Ergebnisse einer bestimmten Kombination lassen sich jedoch nicht pauschal auf jedes Material und jede Anlage übertragen.
Auch der Anschluss entscheidet. Ein Speicher muss zum Druck und zur Temperatur des vorhandenen Dampfnetzes passen. Rohrleitungen, Regelung und Dämmung gehören ebenso zur Lösung wie das Speichermaterial. In einem Werk kann ein kurzer, schneller Puffer sinnvoll sein; ein anderer Betrieb braucht eine andere Dauer oder Temperatur. Deshalb lässt sich aus einer einzelnen Kennzahl keine allgemeine Wirtschaftlichkeit ableiten.
Die Projekte zeigen eine gemeinsame Richtung: Wärme nicht nur sammeln, sondern zeitlich passend in einen konkreten Prozess zurückbringen. Wie gut das gelingt, entscheidet sich dort, wo Material und Betrieb aufeinandertreffen. Der ältere TZG-Beitrag erklärt, warum eine Wärmebatterie dafür keinen Strom zurückgeben muss.
Quellen
- DLR: MoWiE: Modularer Wärmespeicher für die Industrie, abgerufen am 12. November 2026.
- Fraunhofer IFAM: MetallPCM, abgerufen am 12. November 2026.
- Fraunhofer UMSICHT: TheMatIK: Metallische Phasenwechselmaterialien, abgerufen am 12. November 2026.
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