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Energiespeicher

Stromspeicher machen Wirbel

Neue Speichertechnik mit komprimierter Luft bringt Hoffnung für die zunehmende Windenergie.

Stromspeicher machen Wirbel Stromspeicher machen Wirbel
ENERGLOBE.DE, Denny Rosenthal

Deutschlands ehrgeizige Ziele zum Ausbau der Offshore-Windenergie rücken Stromspeicher in den Fokus. Eine vielversprechende Variante sind adiabate Druckluftspeicher. Forscher haben bereits mehr als 20 potenzielle Standorte in Deutschland und Nachbarländern ausfindig gemacht. Doch die technischen Herausforderungen sind enorm.

Es war ein Knopfdruck mit hohem Symbolwert: Bundeskanzlerin Angela Merkel (CDU) startete Anfang Mai 2011 den ersten kommerziellen Offshore-Windpark Baltic I in der Ostsee. Weitere Anlagen sollen bald folgen, ihr Anteil am Strommix werde stetig wachsen, verspricht die Kanzlerin. Bis zum Jahr 2030 will die Bundesregierung Offshore-Windanlagen mit einer Kapazität von insgesamt 25 Gigawatt installieren.

Adele gibt Hoffnung

Gerade angesichts des Ausbaus von Offshore-Windparks in der Nord- und Ostsee brauchen wir flexible Lösungen, damit der Strom jederzeit zuverlässig zur Verfügung steht, und nicht nur dann wenn der Wind weht“, betont Professor Ulrich Wagner, Vorstand für Energie beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln. Strom sicher, effizient und in großen Mengen zu speichern sei eine der größten Herausforderungen für die Stromversorgung der Zukunft. Das DLR arbeitet mit mehreren Partnern an dem Adele-Projekt. Der Frauenname steht für „adiabate Druckluftspeicher zur Elektrizitätserzeugung“. Adiabat bedeutet, dass die Zustandsänderung innerhalb des Speichers ohne Wärmeaustausch vonstatten geht. „Mit Druckluftspeichern wie Adele kann die fluktuierende Windenergie besser ins Netz integriert werden“, sagt Wagner. Dieser Speicher gilt als große Hoffnung bei Wissenschaftlern – 70 Prozent elektrische Energie bliebe nach der Rückverstromung erhalten.

Für das Pilotprojekt hat sich der Energieriese RWE aus Essen mit dem US-Konzern General Electric, der Stuttgarter Baufirma Züblin und den Forschern vom DLR zusammengetan. Das Gesamtbudget für die Entwicklungsphase des Vorhabens bis Ende 2012 beläuft sich auf zehn Millionen Euro. Ab 2013 soll die Realisierung einer Demonstrationsanlage mit 90 Megawatt Speicherkapazität beginnen. Dadurch könnten 20 moderne Windräder für fünf Stunden ersetzt werden. „Mit dem Betrieb ist aber erst 2018 zu rechnen“, prognostiziert Peter Moser, Forschungsleiter für Energiespeichertechnik bei RWE.

70 bar und bis zu 650 Grad Celsius

So funktioniert der neue Speicher: Bei einem hohem Windstromangebot verdichtet ein elektrisch betriebener Kompressor die Luft aus der Umgebung auf 70 bar. Wie beim Aufpumpen eines Fahrradreifens erhitzt sich die Luft. Wärme von bis zu 650 Grad Celsius entsteht, die in einem thermischen Speicher aus Keramik oder Naturstein aufbewahrt wird. Die Luft strömt dann gekühlt in eine Kaverne innerhalb eines Salzstocks. Wird später Strom benötigt, tritt die Luft wieder aus der Kaverne, strömt durch den Wärmespeicher in eine Gasturbine und erzeugt Strom. Würde die Luft nicht erwärmt, droht die Turbine einzufrieren. Die Kälte entsteht durch den Druckverlust, wie man sie beim Nachfüllen einer Gasfeuerzeugs spürt.

Bedeutende Herausforderungen müssen jedoch bis zum Betrieb der Anlage noch gestemmt werden: „Ein Kompressor, der diesem Druck und dieser Temperatur standhält, ist noch nie gebaut worden“, so Moser. Auch der Wärmespeicher und die Turbine müssen ganz neu entwickelt werden, ebenso Nebenkomponenten wie Rohrleitungen.

Erst zwei Druckluftspeicher weltweit

Bislang gibt es weltweit nur zwei Druckluftspeicher: Im niedersächsischen Huntdorf betreibt der Düsseldorfer Energiekonzern Eon ein Werk mit 42 Prozent Wirkungsgrad, und der regionale Energieversorger von Alabama PowerSouth Energy Cooperative unterhält ein Werk in McIntosh, das 54 Prozent Umwandlungsquote erreicht. Ihr niedriger Wirkungsgrad resultiert unter anderem daraus, dass ein Gaskraftwerk für die Erwärmung der Luft eingesetzt wird und die entstehende Abwärme ohne Wärmespeicher ungenutzt bleibt.

Jedoch ist ihre Leistung sehr schnell abrufbar, genau wie bei Pumpspeicherkraftwerken, bei denen Wasser von einem höher gelegenen Speicherbecken zurück in die Tiefe stürzt und dadurch Turbinen betreibt. Pumpspeicher sind bis dato immer noch die effektivste Lösung, um elektrischen Strom zu konservieren. Ihr Wirkungsgrad liegt bei rund 80 Prozent. Doch die Kapazität von insgesamt sieben Gigawatt reicht künftig nicht mehr aus, und die Ausbaumöglichkeiten sind in Deutschland nahezu ausgeschöpft.

Großes Ausbaupotenzial, schlechte Rahmenbedingungen

Das Potenzial zum Ausbau von Druckluftspeichern ist dagegen bedeutend größer: „Wir haben mehr als 20 mögliche Standorte in Deutschland und in Nachbarländern identifiziert“, sagt Moser. Eine entscheidende Frage ist aber, unter welchen Bedingungen Speicher wirtschaftlich sind. Das hänge unter anderem vom Preisunterschied des Stroms zu Höchst- und Niedrigverbrauchszeiten ab. Und davon, ob es Netzdurchleitungsgebühren gibt oder eine Förderung für planbaren Speicherstrom eingeführt wird. „Im Moment sind die Rahmenbedingungen nicht günstig für Energiespeicher, auch wenn ihre technische Notwendigkeit mittlerweile jedem bewusst ist“, so Moser.

Mitte Juni 2011, nach Ende des dreimonatigen Atom-Moratoriums, will die Bundesregierung das lang angekündigte Energieforschungsprogramm veröffentlichen. Doch bereits heute steht fest, dass ein neues Programm zur Förderung von Energiespeichern mit einem Volumen von mindestens 200 Million Euro aufgesetzt wird – wahrscheinlicher sind sogar 300 Millionen. Vielleicht auch für das Adele-Projekt, hofft RWE-Forscher Moser: „Zur Umsetzung der Pilotanlage benötigen wir definitiv Fördermittel.“

Weitere Informationen:

Homepage des Adele-Projekts: www.rwe.com

»DIE KRISE DER IDEE VON EINER WELTORDNUNG

(IST) DAS ULTIMATIVE INTERNATIONALE

PROBLEM VON HEUTE«

Henry Kissinger,„World Order”, August 2014