2016 veröffentlichte der Physik-Nobelpreisträger Robert Betts Laughlin eine Arbeit, in der er die sogenannte "Carnot-Batterie" oder "Pumped Heat Electricity Storage (PHES)" skizzierte, eine einfache Methode, mit klassischen thermodynamischen Anlagen, d.h. mit bewährter, weitgehend vorhandener Technologie, elektrische Energie im großen Maßstab kostengünstig und mit relativ geringen Verlusten zu speichern. 

Das System besteht aus zwei Wärmeenergie-Reservoiren (eins auf niedrigem und eins auf hohem Temperaturniveau) einer Wärmekraftmaschine und einer Wärmepumpe.

Für das heiße Reservoir wird Salz genommen, das beim Schmelzen bei um die 500 °C sehr viel Wärme aufnimmt, die es beim Kristallisieren wieder abgibt. Solche Hitzespeicher werden bereits seit Längerem für Solarkraftwerke verwendet. In ihnen heizt die Sonnenstrahlung eine Flüssigkeit auf, die dann ihrerseits eine Turbine antreibt ("Concentrated Solar Power" oder CSP). Der Salz-Wärmespeicher erlaubt dann eine kontinuierliche Stromabgabe auch über Nacht (Beispielanlage).

Das kalte Reservoir kann die Umwelt sein, aber auch Wasser, das gefriert und wieder auftaut. 

Der Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine hier liegt bei 30 - 40 % - das ist wenig. Bei Aufheizung des Salzes mit einfachen elektrischen Widerständen würde sehr viel regenerativer Strom verschwendet, den wir nicht haben werden. 

Mit der Wärmepumpe hebt der Strom jedoch ein Mehrfaches seiner eigenen Energie auf das höhere Temperaturniveau an. So haben wir plötzlich bis zu 70 % Speicherwirkungsgrad zu erwarten. Das könnte reichen.

Die Carnot-Batterie ist, einmal ausentwickelt, verhältnismäßig billig, sehr langlebig und hat eine hohe Speicherdichte, verbraucht also wenig Platz. 

Kohlekraftwerke umzurüsten hat den Vorteil, dass Gebäude, viele Anlagen, die elektrische Anbindung und die Genehmigungen bereits vorhanden sind und weiter genutzt werden können. Es gibt über 3000 Kohlekraftwerke auf der Welt, deren Infrastruktur man so teilweise weiternutzen könnte.

Laut Dr. Michael Geyer, DLR Berater in Almeria, ist eine große Pilotanlage in Planung, in Zusammenarbeit mit einem ungenannten Deutschen Energieversorger. Die Speicheranlage könnte innerhalb von 3 Jahren den Betrieb aufnehmen. (Quelle) Danach kann man mehr sagen.

Auch das US-amerikanische Startup Malta versucht, diesem Prinzip mit 26 Mio. US$ der Bill-Gates-finanzierten Venturekapitalfirma Energy Breakthrough Ventures zum Durchbruch zu verhelfen. Der Milliardär unterstützt sehr viele Startups zum Thema Energiespeicherung mit ganz unterschiedlichen Ansätzen. Bisher hatte noch Keines den großen Erfolg. Wir werden sehen. 

Der PIQ führt auf einen Blogbeitrag mit einem Video, in dem André Thess, Direktor des Instituts für technische Thermodynamik am DLR, die Sache erklärt. Das Wesentliche erfährt man in den ersten 6 Minuten.

PS:

In diesem Video ab Minute 25 erzählt Sebastian Freund von Malta Inc. etwas über die Wärmepumpenentwicklung dort. Die Herausforderungen liegen darin, sehr verlustarme Wärmetauscher zu bauen, sehr gut angepasste Kompressoren und Turbinen und  - für das spezielle Malta-Konzept mit Kältereservoir bei -65 °C - ein billiges und in großen Mengen verfügbares Medium dafür.