atw - International Journal for Nuclear Power | 04.2023

atw Vol. 68 (2023) | Ausgabe 4 ı Juni
ENERGY POLICY, ECONOMY ENERGY AND SYSTEMS LAW 30
befinden sie sich in Konzeption, Erprobung oder
schrittweiser Markteinführung.
Eines der Konzepte setzt dabei auf massiven Fels.
Der soll aus dem umgebenen Gestein geschnitten
und abgedichtet werden. Der zu speichernde Strom
treibt Pumpen an. Die fördern Wasser unter den
Fels, heben ihn hydraulisch an und beladen ihn
dabei mit potenzieller Energie. Das Entladen erfolgt
in umgekehrter Reihenfolge. Die Speicherkapazitäten
wären rein theoretisch wirklich gigantisch. Ein
Steinzylinder mit einem Kilometer im Durchmesser
und 500 Meter in der Höhe wäre laut Berechnungen
im Stande, gut 1,7 Terawattstunden Energie zu
speichern. Das würde ausreichen, ganz Deutschland
einen Tag lang mit Energie zu versorgen.
Entwickelt hat ihn der Münchner Wissenschaftler
Eduard Heindl bereits 2014. Nach wie vor sucht das
Projekt noch nach Investoren, um einen Demonstrator
bauen zu können.
Einen Schritt weiter ist da zum Beispiel das
schottischen Cleantech-Startup Gravitricity. Das
Unternehmen nutzt stillgelegte Minenschächte, um
Energie in Form von großen Gewichten zu stapeln.
Ein erster Demonstrator wurde 2021 im schottischen
Edinburgh getestet – hier allerdings noch im
Hafengelände an einem Kran. Der hievte zyklisch
zwei 25 Tonnen schwere Blöcke in 15 Meter Höhe
und ließ sie anschließend fallen. Mit einer Leistung
von 250 Kilowatt war die Anlage für drei Monate ins
Netz eingekoppelt. Für ein erstes Projekt unter Tage
prüft das Unternehmen zurzeit geeignete Minen in
der Tschechischen Republik und Südafrika.
Auch das Unternehmen Energy Vault nutzt massive
Blöcke. Die fertigt es nicht nur aus Sand oder Erde,
sondern auch aus Abfallstoffen wie Rotorblättern
ausgedienter Windräder. Innerhalb eines speziellen
Gebäudes zieht ein Kran diese Blöcke mit Überschussstrom
in die Höhe und platziert sie auf einer
Ebene. Das ist der Ladevorgang. Zum Entladen sausen
die Blöcke am Seil den Kranarm hinunter und
erzeugen über einen Dynamo elektrische Energie.
Eine Steuerung auf Basis von Algorithmen aus dem
Bereich der künstlichen Intelligenz soll dafür sorgen,
dass Lade- und Entladezyklen exakt an Angebot
und Nachfrage angepasst sind. Ein erstes Speicherkraftwerk
mit einer Leistung von 25 Megawatt und
einer Kapazität von 100 Megawattstunden entsteht
gerade in Rudong in China.
Keine schweren Steine, sondern leichte Luft ist das
Speichermedium in Druckluft-Speicherkraftwerken.
Elektrische Kompressoren verdichten dazu
die Umgebungsluft und leiten sie in gasdichte
unterirdische Kavernen. Vor allem alte Salzstöcke
sind dafür prädestiniert. Wird Energie benötigt,
entspannt die gespeicherte Druckluft über eine
Turbine und erzeugt elektrische Energie. Praktisch
für Deutschland ist dabei die Tatsache, dass viele
solcher Salzstöcke entlang der windreichen Nordseeküste
liegen. Dort, in Huntorf, liegt seit 1978
auch das weltweit erste und bisher einzige deutsche
Druckluftspeicherkraftwerk. Gedacht war es dazu,
das Kernkraftwerk Unterweser zu unterstützen. Die
elektrische Leistung liegt bei 321 Megawatt und die
Kapazität bei 1.680 Megawattstunden. Weltweit
gibt es aktuell nur eine Handvoll Druckluftspeicherkraftwerke.
Noch weniger befinden sich in Planung.
Die Temperatur macht‘s
Ebenfalls auf flüchtige Medien setzen Flüssigluft-
Speicher. Wie bei einem Druckluftspeicherkraftwerk
wird auch hier die Luft mit elektrischer Energie
komprimiert. Und sie wird dabei bis auf rund
–190 ˚C abgekühlt. Dann wird sie flüssig und ihre
Dichte liegt 700-mal höher als im gasförmigen Zustand.
So lassen sich große Volumen des Gases in
verhältnismäßig kleinen Kältetanks speichern.
Beim Entladen wird die Luft in einem Wärmetauscher
entspannt. Das Volumen erhöht sich
schlagartig. Der Druck steigt und treibt eine Turbine
an. Die erzeugt wieder Strom. Die Firma Linde
hat errechnet, dass ein 1.600 Kubikmeter-Tank rund
220 Megawattstunden an elektrischer Energie aufnehmen
kann. Das Unternehmen hat gerade eine
kleinere Anlagen als Demonstrator gebaut. Auch
das britische Unternehmen Highview Power arbeitet
an Flüssigluftspeichern. Im kleinen Maßstab – 15
Kilowattstunden Leistung – betreibt es eine solche
Anlage in Manchester und plant weitere in Spanien.
Der Wirkungsgrad ist erstmal recht gering. Er
liegt bei 25 Prozent. Ein Kältespeicher würde ihn
immerhin auf 50 Prozent heben. Und mit einer Wärmequelle
zur Unterstützung der Prozesse ginge es
wohl in Richtung 70 Prozent Wirkungsgrad.
Nicht auf eisige Kälte, sondern auf große Hitze
setzen hingegen Flüssigsalz-Speicher. Projekte
wie TESIS des Deutschen Zentrums für Luft- und
Raumfahrt (DLR) arbeiten im Bereich zwischen
170 und 560 Grad Celsius und können mit fünf
verschiedenen Salzgemischen betrieben werden.
Die Wärmespeicherkapazität der Schmelzen ist
vergleichbar mit der von Wasser. Der Vorteil: Bei
500 Grad Celsius steht Wasserdampf unter extrem
hohem Druck. Die Salzschmelze nicht. Als Speicher
für elektrische Energie können Salzschmelzen vor
allem in Solarthermischen Kraftwerken eingesetzt
Energie Systems
Energiespeicher – Ein Überblick ı Kai Dürfeld