Strom aus Abwärme: Dresdner Forscher setzen auf Kohlendioxid

Wer Nudeln kocht, kennt das. Der Topf steht längst auf dem Tisch, doch die Herdplatte ist noch heiß. Diese Wärme geht ungenutzt verloren. In der Industrie passiert das im großen Stil. Stahlwerke, Papierfabriken und Raffinerien geben große Mengen Wärme an ihre Umgebung ab. Allein in der EU könnten nach Schätzungen jährlich rund 300 Terawattstunden industrieller Abwärme technisch genutzt werden. Das entspricht mehr als der Hälfte des gesamten Stromverbrauchs in Deutschland. Allerdings lässt sich nur ein Teil dieser Wärme tatsächlich erschließen.

Eine neue Forschungsgruppe am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) will untersuchen, wie sich solche Wärme besser nutzen lässt. Dabei setzt sie auf einen Stoff, den jeder kennt: Kohlendioxid.

Wenn Kohlendioxid seine Eigenschaften verändert

Normalerweise kennen wir Kohlendioxid als Gas. Wird es stark erhitzt und unter hohen Druck gesetzt, verändert es seine Eigenschaften. Es ist dann weder ein gewöhnliches Gas noch eine gewöhnliche Flüssigkeit. Forschende nennen diesen Zustand "überkritisch". In diesem Zustand eignet sich Kohlendioxid als Arbeitsmittel, um Wärme in Strom umzuwandeln. Es nimmt die Abwärme einer Fabrik auf und strömt durch eine Turbine. Diese treibt einen Generator an, der Strom erzeugt.

Solche Anlagen könnten aus derselben Wärmemenge mehr Strom gewinnen als herkömmliche Anlagen mit Wasserdampf. Unter günstigen Bedingungen ist ein um bis zu zehn Prozent höherer Wirkungsgrad möglich. Außerdem lässt sich die Technik kompakter bauen.

Es geht aber auch andersherum. Mithilfe von Strom kann das Kohlendioxid Wärme auf eine höhere Temperatur bringen. So könnte eine Fabrik Abwärme, die für ihre Produktionsprozesse zu kühl ist, erneut verwenden. Besonders interessant wäre das, wenn gerade viel Wind- oder Solarstrom verfügbar ist.

Härtetest in Rossendorf

Wie gut das unter wechselnden Bedingungen funktioniert, untersucht künftig ein Team um Dr. Riley Barta. Der Wissenschaftler hat bereits an der TU Dresden geforscht und war zuletzt Professor an der Purdue University in den USA. Im Oktober 2026 startet seine neue Forschungsgruppe am HZDR. Für die kommenden fünf Jahre stehen ihr 1,75 Millionen Euro zur Verfügung.

"Wir wollen herausfinden, wie diese Kreisläufe auch dann effizient und zuverlässig arbeiten, wenn die verfügbare Abwärme oder der Strombedarf schwanken. Genau darauf kommt es für ihren praktischen Einsatz an", erklärt Barta. Denn in einer Fabrik läuft nicht immer alles gleich. Mal wird mehr produziert, mal weniger. Entsprechend verändert sich die Menge der verfügbaren Abwärme. Die Anlagen müssen damit zurechtkommen, ohne ständig auszufallen oder unnötig Energie zu verbrauchen.

Dafür nutzt das Team eine Versuchsanlage am HZDR. Dort können die Forschenden Temperaturen bis zu 500 Grad Celsius und einen Druck von 300 bar erzeugen. Das entspricht etwa dem 300-Fachen des normalen Luftdrucks. Sie untersuchen auch, was passiert, wenn sich andere Stoffe mit dem Kohlendioxid mischen und dadurch die Leistung der Anlage verändern.

Strom für später speichern

Die Gruppe beschäftigt sich außerdem mit einer weiteren Anwendung. Wenn Windräder und Solaranlagen mehr Strom erzeugen, als gerade gebraucht wird, könnte dieser genutzt werden, um Kohlendioxid unter hohem Druck tief in geeignete Gesteinsschichten zu pressen.

Bei Bedarf ließe sich das Kohlendioxid wieder nach oben holen. Dort würde es mit zuvor gespeicherter Wärme erhitzt und eine Turbine antreiben, die Strom erzeugt. Ob sich das zuverlässig und wirtschaftlich umsetzen lässt, ist noch Gegenstand der Forschung. Dass überkritisches Kohlendioxid grundsätzlich zur Stromerzeugung geeignet ist, zeigen bereits andere Projekte. In Texas hat eine große Versuchsanlage Strom ins Netz eingespeist. In China nutzt ein Stahlwerk die Technik seit Ende 2025, um aus Abwärme Strom zu gewinnen.

Die Dresdner Forschenden wollen nun herausfinden, wie solche Anlagen auch dann gut funktionieren, wenn sich die Bedingungen ständig ändern. Ihre Ergebnisse sollen helfen, die Technik für den Einsatz in Fabriken weiterzuentwickeln.