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Science
08/21/2020

Heiße Vulkansteine als Energiespeicher

Erneuerbare Energien zwischenspeichern ist derzeit ein Problem. Mithilfe von heißen Steinen könnte bald Abhilfe kommen.

von Barbara Wimmer

Erneuerbare Energie gilt als nachhaltig, weil sie praktisch unerschöpflich zur Verfügung steht: Die Sonne scheint, der Wind weht. Imme wieder und wieder. Das Problem ist: Das tun sie nicht gleichmäßig, so kommt es regelmäßig zu einer Über- und Unterproduktion. Um dieses Problem zu lösen, bedarf es Energiespeicher. Doch genau hier gibt es noch Probleme: Verfügbare Speichertechnologien haben entweder begrenzte Kapazitäten oder sind sehr teuer.

Siemens Gamesa forscht seit 2011 daran, dieses Problem zu lösen. Jetzt testet die Firma in Hamburg-Altenwerder (Deutschland) in der Nähe von zahlreichen Windrädern eine neue elektrothermische Speichertechnologie (ETES). 1.000 Tonnen Gesteinsmaterial sind dort in einem gelagert. Es handelt sich dabei um Vulkangestein.

So funktioniert es

Das Gestein wird im Gebäude mittels eines Heißluftstroms auf eine Temperatur von bis zu 750 Grad Celsius gebracht. Die in Wärme umgewandelte Energie kann auf diese Art und Weise eine Woche lang gespeichert, um bei Bedarf wieder in Strom umgewandelt zu werden. „Das thermische Prinzip dieses Speichers basiert auf bekannten Komponenten in einer neuartigen Kombination. So können bei der Wandlung der elektrischen Energie in einen Heißluftstrom Lüfter und Heizelemente genutzt werden“, erklärt Hasan Oezdem, Leiter des Energiespeicherprojekts bei Siemens Gamesa. Das vollständige Aufladen des Speichers dauert zirka 24 Stunden. Überwacht wird das Gebäude während des Prozesses von rund 880 Sensoren. „Die Wandlung von Strom zu Wärme und die Speicherung  sind fast verlustfrei“, sagt Oezdem.

Die Wärme wird  in einen Dampfkessel eingespeist, der eine Dampfturbine samt Generator antreibt. Damit wird die Energie wieder in Strom umgewandelt. Der Speicher reicht bei voller Ladung aus, um über 24 Stunden Strom zu produzieren. In der Versuchsanlage in Hamburg können bis zu 130 Megawattstunden (MWh) thermische Energie gespeichert werden. Damit lässt sich der Stromverbrauch von rund 3.000 Haushalten decken.

Skandinavische Steine

„Die in Hamburg eingesetzten Steine stammen aus Skandinavien, da sich der Transport von dort per Schiff einfach gestalten ließ. Wir nutzen Vulkangestein aufgrund seiner Eigenschaften bei Hitzespeicherung und Hitzebeständigkeit. Dieser Rohstoff ist zudem sehr günstig und leicht zu beschaffen. Vorkommen gibt es weltweit“, erzählt Oezdem. Geplant ist, die Anlage künftig größentechnisch nach oben hin zu skalieren, sodass damit Energie im Bereich von „mehreren Gigawattstunden“ gespeichert werden kann.

„ETES-Speicher werden zukünftig eine konstante Energieversorgung mit erneuerbaren Energien ermöglichen. Damit wird eine uneingeschränkte Energiewende möglich“, so Oezdem. Das Speichern von Energie soll damit auch zugleich nur noch einen Bruchteil dessen kosten, was man jetzt so zahlen müsste: „Unser Ziel ist es, die Kosten der Speicherung so günstig wie möglich zu machen. Unsere derzeitigen Kalkulationen zeigen, dass wir eine Kilowattstunde elektrische Energie (kWh) für rund 10 Euro-Cent speichern können“, sagt Oezdem.

Zweite Chance für alte Kraftwerke

Eine langfristige Option dieser Technologie besteht zudem darin, stillgelegte thermische Kraftwerke  ohne großen Extra-Aufwand zu leistungsfähigen Speichern für erneuerbare Energien umzurüsten und ihnen damit ein „zweites Leben“ zu schenken.

Dabei könnte ein Großteil der Komponenten wie Netzanschluss, Turbinen und Generatoren weiter genutzt werden. „Wir sind bereits mit vielen potenziellen Kunden und Partnern im Gespräch und Planungen zu ersten Projekten laufen. Es gibt keine regionalen Einschränkungen und wir sind für Gespräche mit Interessenten aus Österreich offen“, erzählt Oezdem.

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