Wind und Sonne liefern auf ökologische Weise Strom und sollen künftig stärker an die Stelle fossiler Energieträger treten. Nun ist die Natur allerdings recht unbeständig. Wie lässt sich die Stromversorgung aufrecht erhalten, wenn die Sonne nicht scheint oder der Wind nicht weht? Kurzum: Wie lassen sich alternative Energien speichern?
Eine mögliche Antwort britischer Ingenieure lautet nun: mit Kies. Die ungenutzte alternative Energie soll in gigantische Schotterbatterien überführt und gespeichert werden. Die neue Technologie könnte vor allem der Windenergie Auftrieb verschaffen, denn um die Emissionen von Treibhausgasen durch Kohlekraftwerke zu reduzieren, werden in den kommenden Jahren zwar tausende neue Windkraftanlagen gebaut. Aber die ein
er die einzige ökonomisch sinnvolle Möglichkeit, große Mengen von Energie zu speichern, besteht derzeit in der so genannten Pumpspeicherung: Mit der überschüssigen Energie wird Wasser einen Berg hinaufgepumpt. Dort staut ein Damm das Wasser, bis die Energie wieder ins Netz fließen soll. Strömt das Wasser dann den Berg hinab, treibt es Turbinen an. Die gespeicherte Energie wird frei.Die Forscher der Firma Isentropic behaupten nun, ihre Kies-Batterien seien in der Lage, ähnliche Energiemengen zu speichern, würden aber weniger Raum und weniger Geld für den Aufbau benötigen. „Wenn man diese Batterien an eine Windkraftanlage anschließt, könnte man die unstete Energie speichern und sie in einer zuverlässigen und relativ kontrollierten Weise wieder verfügbar machen“, sagt Jonathan Howe, Gründer von Isentropic. Das System besteht aus zwei mit zermalmtem Gestein – wie zum Beispiel Kies – gefüllten Silos. Die Elektrizität würde Argon-Gas erhitzen und komprimieren, bevor es in die Silos gepumpt wird. In der Batterie selbst erhitzt das Gas dann den Kies auf rund 500 Grad Celsius. Wenn das Gas die Kammer wieder verlässt, ist es immer noch komprimiert und wird in das zweite Silo geleitet, wo es sich unter normalen Druckverhältnissen ausdehnt und auf bis zu minus 160 Grad Celsius abkühlt. Der Prozess funktioniert im Grunde wie ein riesiger Kühlschrank. Der Strom, den die Windturbinen erzeugen, wird in Form des Temperaturunterschiedes zwischen den mit Steinen gefüllten Silos gespeichert. Um die Energie wieder freizusetzen, wird der Kreislauf umgekehrt. Das Gas treibt dann einen Generator an, der Elektrizität erzeugt.300-mal kleiner als ein SeeIsentropic gibt eine Effizienz von bis zu 80 Prozent an, und weil Kies billig ist, lägen die Kosten des Systems zwischen 10 und 55 Dollar pro Kilowattstunde. Gemäß Howe kann die Energie im heißen Silo leicht auch für längere Zeit gespeichert werden. Seinen Berechnungen zufolge würde ein 50 Meter hohes Silo mit einem Durchmesser von ebenfalls 50 Metern im Verlauf von drei Jahren nur die Hälfte der Energie durch die Wände verlieren. Als Beispiel dafür, wie viel weniger Infrastruktur dieses System erfordert, nennt Howe den Wasserkraft-Staudamm Bath County Pumped Storage in Virginia, USA. Bei dieser Anlage handelt es sich um das größte Energiespeichersystem der Welt. Zwei Stauseen mit einer Oberfläche von 332 Hektar können bis zu 30 Gigawattstunden speichern. Eine Kiesbatterie von Isentropic, die die gleiche Kapazität bereithielte, würde Howe zufolge nur 1/300tel dieser Fläche in Anspruch nehmen.Nach Ansicht des Geschäftsführers des UK Energy Research Centers, John Loughhead, besticht das Isentropic-System vor allem durch die Verwendung preiswerter Materialien, die einen andernfalls teuren und komplexen Prozess stark vereinfachen würden. Allerdings müssten erst einmal Prototypen gebaut werden, um zu zeigen, dass die Idee sich auch in der Praxis bewährt.„Die Frage ist, ob es funktioniert. Vom Konstruktionsstandpunkt aus gesehen sind die angegebenen Temperaturunterschiede zwischen plus 550 Grad Celsisus und minus 150 Grad Celsius für einen einzigen Zyklus schwer vorstellbar und die Wahrscheinlichkeit, dass Kiespartikel in den Motor geraten und das Kühlungs- und Schmiersystem beschädigen oder verstopfen, scheint recht hoch.“ Howe ist gerade dabei, eine kleine Pilotanlage mit 16 MWh Speicherkapazität zu konstruieren, die den Strombedarf von Tausenden Haushalten deckt. Die Energie könnte in zwei Silos von sieben Metern Höhe und sieben Metern Durchmesser gespeichert werden. Es spricht nichts dagegen, dass mehrere Einheiten miteinander verknüpft werden, um so noch wesentlich mehr Energie zu speichern – Howe spricht von mehreren Gigawattstunden. Er stehe mit einem „großen Stromversorger“ über die Finanzierung eines großen Vollspeichersystems in der Größenordnung von 100 Kilowatt in Verhandlung.Speicher für GigawattstundenIsentropic wurde vor kurzem von dem von der Regierung finanzierten Technology Strategy Board als eines der 20 erfolgsversprechenden Startup-Unternehmen im Bereich saubere Energien auf eine Handelsmission zu einem Treffen mit Investoren aus dem Silicon Valley geschickt. David Bott, der Direktor der Behörde, die das Projekt Clean and Cool Trade Mission unterstützt, sagt, Isentropic habe etwas „sehr Aufregendes“ gemacht und eine neue Technologie entwickelt, die eine Antwort auf die Frage bereithalte, „wie die Erzeugung von Energie mit deren Verbrauch in Einklang gebracht werden kann. Das System könnte eine effizientere Nutzung der Windenergie ermöglichen, indem es die überschüssige Energie solange speichert, bis sie gebraucht wird.“