Skyline von Dubai

Vom Protzbau zum Helfer der Energiewende: Hochhäuser könnten zu Batterien werden

© afp

Science

Wie Hochhäuser zu Stromspeichern werden

Die Speicherung und das kurzfristige Abrufen von Strom ist eine der größten Herausforderungen der Energiewende. Die Produktion von Solar- und Windkraftwerken schwankt wetterbedingt. Um das Stromnetz auf klimafreundliche Weise stabil zu halten, benötigt man etwa Pumpspeicherkraftwerke, große chemische Batterien oder die Umwandlung von Strom in Wasserstoff. Es gibt aber auch Ideen, die Schwerkraft stärker auszunutzen.

Motor wird zum Generator

Schwere Gewichte mit überschüssigem Strom auf höhere Ebenen zu befördern und sie bei Bedarf wieder absinken zu lassen und damit Generatoren zu betreiben, lautet das Prinzip. Die Unternehmen Energy Vault und Gravitricity wollen es durch Kräne oder hohe Lagerhallen sowie in ungenutzten Minenschächten ausnutzen (siehe unten). Eine andere Möglichkeit haben nun Forscher*innen des Internationalen Instituts für angewandte Systemanalyse in Laxenburg in einer neuen Studie beschrieben.

Ihre Idee ist, Aufzüge von Hochhäusern zu nutzen, um Gewichte in höhere Stockwerke zu befördern. Dort sollen sie gelagert und bei Bedarf wieder in die Lifte verfrachtet werden. Fährt der schwer beladene Lift nach unten, wird der Motor zum Generator und erzeugt Strom. "Die Idee ist mir bei einem Umzug gekommen", erzählt Julian Hunt, der leitende Autor der Studie. "Der Lift war kaputt und es war so anstrengend, die Sachen hinauf zu schleppen. Da dachte ich daran, wieviel Energie man eigentlich durch Lifte speichern könnte."

lest_grafik1x_huntetal.jpg

Funktionsweise eines Hochhausspeichers

Roboter transportieren Gewichte

Gemeinsam mit Kolleg*innen untersuchte Hunt die Möglichkeit, eine "Lift Energy Storage Technology" (LEST) zu entwickeln, die weltweit in Hochhäusern einsetzbar wäre. Die Lösung der Forscher besteht aus Containern, die mit nassem Sand gefüllt sind. Sie sind schwer, platzsparend und günstig. Diese Container werden in nicht genutzten Bereichen eines Hochhauses gelagert: Etwa in der Garage, in leer stehenden Wohnungen oder auch auf den Gängen. Transportiert werden sollen sie durch autonome Roboter, ähnlich jenen, die bereits in vielen Fabriken und Lagern zum Einsatz kommen.

A robot is seen at the Amazon fulfilment center in Bretigny-sur-Orge near Paris

Automated Guided Vehicle (AGV) Roboter in einem Amazon-Lager

Kein Neubau notwendig

"Der Vorteil ist, dass LEST bereits vorhandene Infrastruktur nutzt", sagt Hunt. Weltweit gebe es rund 22.500 Gebäude, die höher als 50 Meter sind. 30 bis 40 Meter sind die Mindesthöhe, ab denen der Lift-Stromspeicher Sinn mache. Pro Gebäude gebe es im Schnitt 10 Aufzüge. Ein Energierückgewinnungssystem haben bisher nur wenige, ein Nachrüsten sei aber relativ einfach, heißt es auf Nachfrage beim Aufzughersteller Schindler. In hohen Gebäuden seien Aufzüge mit Energierückgewinnung noch am ehesten verbreitet, weil sich der Einsatz dort mehr auszahle. Mehr Menschen, die gleichzeitig mit einem Lift fahren, bedeuten mehr Gewicht und mehr Stromausbeute.

Aufzugschacht im Laktha Center, St. Petersburg

Große Höhe und hohes Gewicht bedeuten viel Stromproduktion bei Aufzügen mit Energierückgewinnung

20 Lifte vergleichbar mit kleinem Windrad

Wenn eine Liftkabine samt Sandcontainern mit einem Gesamtgewicht von 1500 Kilogramm in einem Gebäude hinunter fährt, können 20 bis 50 Kilowatt erzeugt werden, sagt Hunt. Mit 20 Liften komme man dann im besten Fall auf ein Megawatt, was sich mit einem kleineren Windrad vergleichen lässt. Hauptsächlich genutzt werden soll LEST in der Nacht und an Wochenenden, wenn etwa große Bürotürme weitgehend ungenutzt bleiben.

lest_grafik2_huntetal.jpg

Büro mit LEST-Gewichten: Am Wochenende können alle Räume damit gefüllt werden

Akzeptanz notwendig

Eine Herausforderung für LEST ist die Maximallast, die eine Stockwerkdecke tragen kann. Die Container dürfen diese Grenze - die je nach Standort und Gebäude variiert -  klarerweise nicht überschreiten. Am Ende bleibt noch die Frage, wo man die Container unterbringt. Sind die hoch und schmal genug, können sie auf Gängen untergebracht werden, in der Nacht könnten aber auch ganze Büros damit vollgestellt werden. Laut Hunt sei ansprechendes Design jedenfalls wichtig, damit Menschen die schweren Blöcke und ihre Transportroboter als wertvollen Beitrag zur Energiewende wahrnehmen.

Geschäftsideen

Energy Vault

Das Schweizer Start-up hat mit dem Prototyp eines Krans mit mehreren Auslegern Aufmerksamkeit erregt. Daran werden paarweise 30 Tonnen schwere Blöcke hochgezogen und wieder abgesenkt. Künftig will Energy Vault hohe Lagerhallen errichten, in denen Tausende Gewichte auf und ab befördert werden.

Gravitricity

Das Start-up aus Schottland plant Ähnliches unter der Erde. Vertikale Schächte aufgelassener Bergwerke sollen genutzt werden, um die Lage schwerer Gewichte zu verändern. Allerdings sind nicht alle Schächte stabil genug, um die auftretenden Kräfte auszuhalten

Hat dir der Artikel gefallen? Jetzt teilen!

David Kotrba

Ich beschäftige mich großteils mit den Themen Mobilität, Klimawandel, Energie, Raumfahrt und Astronomie. Hie und da geht es aber auch in eine ganz andere Richtung.

mehr lesen David Kotrba

Kommentare