Rost als Speicher: Kohlekraftwerke für die Energiewende nutzen?

Erneuerbare Energien decken einen wichtigen Teil des Strombedarfs, doch bislang fehlen verlässliche Langzeitspeicher für anhaltende Dunkelflauten. Eine Studie des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) zeigt nun eine überraschende Lösung. Demnach dient Eisenpulver als fester chemischer Energiespeicher, der sich risikofrei lagern, über große Distanzen transportieren und im geschlossenen Kreislauf wiederaufbereiten lässt. Somit entstehen durch den Umbau bestehender Kohlekraftwerke CO₂-freie Energiespeicher im industriellen Maßstab. Für die Energiewende bedeutet dieser Ansatz eine wirtschaftliche Ergänzung zu Wasserstoff und Batterien, da er vorhandene Kraftwerksturbinen weiter nutzt, Verteilernetze entlastet und die Stromversorgung verlässlich absichert.

Auf einen Blick: Eisenpulver als Energiespeicher

Eisenkreislauf: Funktionsweise der Eisenfeuerung

Laut einer Hochrechnung des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und des Bundesverbands der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) lieferten erneuerbare Energien im ersten Halbjahr 2026 mehr als die Hälfte des deutschen Stroms. Da Wind- und Solarkraft wetterbedingt schwanken, arbeiten Forschung und Industrie intensiv an großflächigen Speichersystemen. Neben klassischen Batterien, Wasserstoffspeichern und -kraftwerken rückt nun der Einsatz von Eisenpulver als chemischer Energiespeicher als neues Konzept in den Fokus. Dabei basiert die Funktionsweise auf einem vollständig geschlossenen Stoffkreislauf ohne CO₂-Emissionen oder umweltschädliche Substanzen:

1. Stromerzeugung durch Verbrennung: In einem umgerüsteten Kraftwerk wird feines Eisenpulver verfeuert. Die dabei entstehende Wärme erzeugt Dampf für die Stromproduktion.
2. Entstehung von Eisenoxid: Als Verbrennungsprodukt bleibt Eisenoxid (Rost) zurück.
3. Regeneration mit Wasserstoff: Mithilfe von Wasserstoff aus erneuerbaren Energiequellen wird das Eisenoxid CO₂-neutral wieder zu Eisen reduziert und steht somit erneut für den Verbrennungsprozess zur Verfügung.

PERSEUS-Modell des KIT: Kohlekraftwerke weiter nutzen

Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben den Eisenkreislauf im Rahmen des Forschungsprojekts „Clean Circles“ auf seine Eignung für ein klimaneutrales europäisches Energiesystem untersucht. Für die Studie erweiterten sie das Energiesystemmodell „PERSEUS“ um die Option, bestehende Kohlekraftwerke auf Eisenfeuerung umzurüsten. Julia Schuler vom KIT erklärt, dass ich Eisenpulver in der Feuerung ganz ähnlich wie Kohle verhalte. Daher prüften Forschende, ob sich bestehende Kohlekraftwerke auf Eisenfeuerung umrüsten lassen. Technisch ist diese Umrüstung mit überschaubarem Aufwand verbunden:

• Anpassung des Kessels bzw. Wärmeerzeugers an die spezifischen Eigenschaften der Eisenpulververbrennung.
• Beibehaltung der kostspieligen Hauptkomponenten wie Dampfkreislauf, Turbinen und Generatoren.
• Weiterverwendung der bestehenden Netzanbindungen und Umspannwerke.
• Gerade in Deutschland, wo eine hohe Anzahl moderner, leicht umrüstbarer Kohlekraftwerke vorhanden ist, bietet dieser Ansatz ein erhebliches Potenzial für die Energiewende sowie den Übergang zu einem CO₂-freien Kraftwerkspark.

Logistische Vorteile gegenüber Wasserstoff und Batterien

Um das System realistisch zu bewerten, ergänzten die Wissenschaftler das PERSEUS-Modell um Reduktionsanlagen, Speicherinfrastrukturen und Transportwege. Die Modellierung zeigt dabei klar, dass der Eisenkreislauf wasserstoffbasierte Systeme nicht ersetzt, aber eine entscheidende Ergänzung darstellt. Der Hauptvorteil von Eisenpulver liegt in der einfachen Handhabung:

Durch diesen unkomplizierten Transport lässt sich Strom aus erneuerbaren Energien verlustfrei über große Distanzen befördern – beispielsweise Solarstrom aus sonnenreichen Wüstenregionen oder Offshore-Windstrom von den Küsten direkt in verbrauchsintensive Industriezentren.

Einsatzszenarien für das europäische Energiesystem 2050

Die Ergebnisse der KIT-Modellierung für ein CO₂-neutrales Europa im Jahr 2050 belegen, dass Eisenpulverkraftwerke vor allem für Regionen mit begrenzten Wasserstoff-Speicherkapazitäten oder geringem Potenzial für Wasserkraft attraktiv sind. In diesen Gebieten kann die Technologie drohende Versorgungslücken bei anhaltenden Flauflauten zuverlässig schließen. Zudem entlastet der Eisenkreislauf die begrenzt verfügbaren Import- und Verteilkapazitäten der Wasserstoffinfrastruktur, weil ein Teil des Energieübertrags auf den festen Speicherstoff Eisen verlagert wird.

Herausforderungen und Ausblick

Ob Eisenpulver künftig in industriellem Maßstab zum Einsatz kommt, hängt jedoch im Wesentlichen von zwei zentralen Faktoren ab: den konkreten Umrüstungskosten der bestehenden Kohlekessel sowie der Energieeffizienz bei der Rückwandlung von Eisenoxid zu Eisen im Reduktionsprozess. Die Studienautorinnen und -autoren sprechen sich angesichts des großen Potenzials dafür aus, die Technologie gezielt weiterzuentwickeln. „Eisen könnte zukünftig eine spezifische, aber ökonomisch sinnvolle Rolle dabei spielen, Klimaneutralität zu erreichen und erneuerbare Energien zuverlässig verfügbar zu machen“, so Julia Schuler.

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