Zeolith-Wärmespeicher: Effiziente Lösung für nachhaltige Energienutzung und CO₂-Reduktion

Revolution in der Wärmespeicherung: Wie Zeolithe Deutschlands Energiezukunft verändern könnten

Unsichtbare Energiehelden

Kaum ein Material vereint so viele Hoffnungen der Energiewende wie Zeolith. Das feinporige Gestein speichert Wärme nicht als Temperatur, sondern als chemische Energie – über Monate hinweg, ohne Verluste. Forschende in Deutschland tüfteln derzeit daran, das Maximum aus dem unscheinbaren Stoff herauszuholen. Denn das Potenzial ist riesig: Mehr als die Hälfte des Endenergieverbrauchs in Deutschland entfällt auf die Erzeugung von Wärme und Kälte. Gleichzeitig verpufft ein Großteil davon ungenutzt.

Sommerhitze für den Winter konservieren

Auf vielen Dächern in Deutschland glitzern Solarkollektoren in der Sommersonne. Doch der Energiebedarf ist in der kalten Jahreszeit am höchsten – ausgerechnet dann, wenn Solaranlagen weniger liefern. Bisher setzt man auf große Wassertanks, um thermische Energie zwischenzuspeichern. Doch das hat Haken: Die Tanks sind voluminös, und trotz guter Dämmung geht über die Monate hinweg Wärme verloren. Zeolith-Wärmespeicher versprechen eine Lösung – sie speichern die Wärme nicht als Temperatur, sondern in Form von trockenem Granulat. Erst bei Kontakt mit Wasserdampf wird die Energie wieder freigesetzt.

Der Vorteil: Während der Speicherphase gibt es keinen Wärmeverlust. Die Energie bleibt stabil, konserviert im Inneren der Zeolithstruktur – bis sie gebraucht wird.

Ein Stoff, viele Schwächen – und eine Lösung aus Dresden

So genial die Idee auch klingt: In der Praxis stand man bisher vor einem simplen, aber entscheidenden Problem – Zeolithe leiten Wärme schlecht. Das behindert den schnellen Energieaustausch im Speicher. Am Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP) in Dresden arbeitet man deshalb an einem Kniff: Die Zeolithkörner werden mit einer hauchdünnen Schicht Aluminium überzogen.

„Wir konnten die Wärmeleitfähigkeit damit im ersten Schritt verdoppeln“, sagt Projektleiterin Heidrun Klostermann. Doch die Dresdner Forschenden wollen mehr – eine Verzehnfachung sei das Ziel. Das klingt ambitioniert, ist aber nötig: Denn je besser die Wärme fließt, desto effizienter kann die gespeicherte Energie abgerufen werden.

Millimeterarbeit im Vakuum

Was einfach klingt, ist technisch komplex. Zehntausende kleiner Pellets – pro Liter – müssen gleichmäßig mit Aluminium beschichtet werden. In einem eigens entwickelten Vakuumofen wird Aluminiumdraht verdampft und auf das Granulat aufgebracht, das in einer rotierenden Trommel ständig bewegt wird. Ziel ist eine Schichtdicke von wenigen Zehntel Mikrometern – fein genug, um die Poren des Zeoliths nicht zu verstopfen, aber dick genug für den gewünschten Wärmefluss.

„Die größte Herausforderung war es, die Beschichtung gleichmäßig und effizient auf das ständig bewegte Material aufzutragen“, so Klostermann. Doch inzwischen steht das Verfahren – und es könnte die industrielle Wärmespeicherung auf eine neue Ebene heben.

Wärme, Kälte, Klimaschutz

Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig. In Gebäuden lassen sich Solaranlagen mit Zeolithspeichern koppeln – überschüssige Wärme aus dem Sommer bleibt bis zum Winter erhalten. In Lkw und Nutzfahrzeugen kann die Abwärme des Motors künftig zur Innenraumkühlung genutzt werden. Und: Zeolithe helfen auch beim Klimaschutz. Das norwegische Forschungsinstitut Sintef hat ein Verfahren entwickelt, um CO₂ aus der Luft zu filtern und dauerhaft in Gestein zu binden – mithilfe von Zeolithen.

Hightech-Keramik auf dem Sprung zur Serienreife

Am Fraunhofer IKTS in Dresden wurde mittlerweile ein Prototyp eines Zeolith-Wärmespeichers gebaut. 900 Liter Granulat lagern darin in einem geschlossenen System mit Vakuum. Bei Temperaturen von bis zu 200 °C konnte die Energie erfolgreich gebunden und später wieder abgegeben werden. Die Technik funktioniert – nun geht es darum, sie auf industrielle Maßstäbe zu bringen.

Heizung der Zukunft?

Was lange wie eine Vision aus dem Labor wirkte, ist bei Herstellern wie Vaillant bereits Realität: Seit 2010 bietet das Unternehmen ein serienreifes Heizsystem an, das ein Zeolithmodul mit einer Gaswärmepumpe und Solarthermie kombiniert. Die Technik funktioniert zuverlässig – und verspricht Energieeinsparungen von bis zu 35 Prozent gegenüber herkömmlichen Brennwertkesseln.

Auch Viessmann hat die Technologie aufgegriffen und mit Erdwärmesystemen kombiniert. Der große Marktdurchbruch steht jedoch noch aus. Noch sind die Systeme teuer und komplex im Aufbau. Doch mit wachsendem Kostendruck und steigendem Umweltbewusstsein könnten Zeolithheizungen bald öfter in deutschen Heizungskellern stehen – nicht als futuristische Ausnahme, sondern als Standardlösung der Wärmewende.