Für die Transformation zu einem klimaneutralen Energiesystem sind effiziente Speicher- und Transportmedien essenziell. Neben grünem Wasserstoff rückt ein weiterer Kandidat in den Fokus der Energieforschung: Eisen. Ein Gutachten des Energiewirtschaftlichen Instituts an der Universität zu Köln im Projekt Clean Circles zeigt das erhebliche wirtschaftliche Potenzial dieser Option auf. Der Einsatz von Eisen als Energieträger könnte die Kosten des europäischen Energiesystems um bis zu 18 Milliarden Euro jährlich senken und zugleich die Abhängigkeit von Energieimporten reduzieren.
Chemischer Speichermechanismus und Kreisprozess
Das Funktionsprinzip als thermochemischer Energiespeicher basiert auf dem redoxchemischen Kreisprozess von fein gemahlenem Eisenpulver. Die Oxidation (Verbrennung) der Eisenpartikel setzt Wärme frei, ohne dass klimaschädliches CO₂ enststeht; als Reaktionsprodukt entsteht Eisenoxid. Zur Regeneration („Beladung“) wird dem Eisenoxid Sauerstoff mittels grünem Wasserstoff entzogen, wodurch wieder elementares Eisen und Wasser als Nebenprodukt entstehen. Die aus erneuerbaren Quellen gewonnene Energie bleibt somit chemisch im Metallpulver gebunden, während das Trägermaterial in einem geschlossenen Zyklus rezykliert wird.
Transport, Kraftwerksintegration und strategischer Nutzen
Das reduzierte Eisenpulver zeichnet sich durch hohe Energiedichte und sichere Handhabbarkeit aus, wodurch es sich problemlos über bestehende Logistikketten (Bahn, Schiff) transportieren und lagern lässt. In thermischen Kraftwerken kann man es zur bedarfsgerechten Erzeugung von Grundlaststrom und Prozesswärme einsetzen, was auch die Umrüstung bestehender Kraftwerksinfrastrukturen ermöglicht.
Prof. Dimosthenis Trimis ordnet die Entwicklungen wie folgt ein: „Am KIT arbeiten wir unter anderem daran die Verbrennung und Reduktion der Eisenpartikeln besser zu verstehen und zu optimieren.“ Er betont hinsichtlich der systemischen Rolle des Metalls: „Das Gutachten zeigt: Eisen ersetzt grünen Wasserstoff nicht, es ergänzt ihn. Metalle als Energieträger haben wirtschaftlich, energetisch und strategisch ein enormes Potenzial.“