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Erneuerbare Energien
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Energiespeicher der Zukunft – drei innovative Methoden
Sonne, Wind und Wasser spenden erneuerbare Energie, doch nicht rund um die Uhr. Deshalb sind effiziente Speichermethoden gefragt. Drei verblüffende Lösungen, die echtes Innovationspotenzial bergen.
Speicher: Schwerkraftspeicher bewegen Gewichte wie Beton oder Ziegel.
Schwerkraftspeicher mit Ziegeln aus Abfällen
Einfach …
Wenn sich Ziegel hin- und herbewegen, dann entsteht Energie. Das Schweizer Cleantech-Unternehmen Energy Vault hat aus der vermeintlich einfachen Methode ein Erfolgskonzept entwickelt, das inzwischen an der amerikanischen Technologiebörse gelistet ist. Angefangen hat alles mit einem 120 Meter hohen Kran, der Betonklötze stapelt. Die neueste Generation des mechanischen Stromspeichers entspricht inzwischen einem kastenförmigen Gebäude. Die Funktionsweise bleibt gleich: Bei Energieüberschuss hebt eine künstliche Intelligenz Material an und speichert damit die vorhandene Energie. Durch das Herablassen wird wiederum Energie freigesetzt. Das Prinzip erinnert an ein Pumpspeicherkraftwerk, nur dient in diesem Fall eben nicht Wasser als Speichermedium, sondern Ziegel aus lokalem Erdreich, Sand oder Abfällen.
… genial
Schließt man einen solchen Langzeitspeicher in seiner Standardgröße von 500 Megawattstunden an einen Solar- oder Windpark an, ist er in der Lage, ein großes Kohlekraftwerk zu ersetzen. Die Kosten für eine Anlage sollen sich auf fünf bis zehn Millionen Dollar belaufen. Ein Preis, der mit Pumpspeicherkraftwerken mithalten kann. Dazu ist der innovative Schwerkraftspeicher wetterunabhängig, verbraucht kein Wasser und auch kein Lithium oder Kobalt.
Wandel: Bei der chemischen Energiespeicherung durchläuft CO2 verschiedene Aggregatszustände.
CO₂ neu gedacht
Einfach …
CO2-Emissionen genießen nicht gerade den besten Ruf, wenn es um das Klima geht. Doch ein italienisches Start-up hat es geschafft, den unliebsamen Stoff vom Übeltäter zum Wohltäter umzufunktionieren. Und zwar mit einer simplen Idee: Das CO2 befindet sich in einem kuppelförmigen Behältnis. Schießt Energie ein, verlässt das Gas Ort und Stelle, indem es verdichtet, verflüssigt und unter Druck außerhalb der Kuppel eingelagert wird. Zum Entladen durchläuft das verflüssigte CO2 den umgekehrten Weg, indem es in seine Ursprungsform zurückkehrt. Dabei dehnt sich der Stoff dermaßen aus, dass viel Druckluft entsteht, die wiederum eine Turbine antreibt und so Strom erzeugt wird.
… genial
Der kuppelförmige Bau passt sich flexibel an die jeweilige Füllmenge an. So lassen sich Druckunterschiede besonders gut ausgleichen. Eine Technik, die beim Betrieb von Biogasanlagen übrigens schon lange zum Einsatz kommt. Der geschlossene Zyklus des Stromspeichers enthält genau eine Ladung CO2 und stößt gleichzeitig nichts davon aus. Dazu ist der nachhaltige Energiespeicher aufgrund seiner großen Fläche für den Anschluss an einen Wind- oder Solarpark im außerstädtischen Bereich geeignet. Eine Anlage kann Strom für etwa acht Stunden speichern.
Tief unten: Stromspeicher am Meeresgrund eignen sich für den Anschluss an Offshore-Windkraftanlagen.
Pumpen am Meeresgrund
Einfach …
Manchmal liegt die Lösung in 700 Metern Tiefe. Forscher entdeckten, dass das Prinzip der Pumpspeicherkraftwerke auch auf dem Meeresgrund funktioniert. Immerhin bringt der Ozean alles mit, was dafür vonnöten ist: reichlich Platz, reichlich Wasser und reichlich Druckgefälle. Versenkt man nun hohle Betonkugeln mit einem Durchmesser von 30 Metern auf dem Meeresgrund und öffnet ein Ventil, drückt sich automatisch Wasser unter hohem Druck in den Hohlraum hinein. Das Wasser treibt eine Turbine an, die über einen Generator Strom produziert. Gibt es einen Überschuss an Energie, fungiert die Turbine als Pumpe und befördert das Wasser auf umgekehrtem Wege aus der Kugel heraus.
… genial
Der Energiespeicher am Meeresgrund soll in der Lage sein, rund fünf Megawatt Leistung ins Netz einzuspeisen. Eine Leistung, die der einer durchschnittlichen Offshore-Windkraftanlage nahekommt. Weltweit eröffnet sich damit ein riesiges Potenzial für die Speichermethode. Geeignete Standorte wie Küstengewässer vor Norwegen, Spanien, den USA und Japan könnten demnach potenziell mehr als 800 Terawattstunden speichern. Das entspricht dem Achtzigfachen dessen, was die Welt laut Prognosen im Jahr bis 2040 an Speicherkapazität benötigen wird. Über den Prototyp ist der Energiespeicher allerdings noch nicht hinaus.
Dieser Beitrag stammt aus unserem Unternehmensmagazin „ESSENTIAL“, in dem wir kontinuierlich über Trends und Schwerpunktthemen aus unseren Zielindustrien und -märkten berichten. Weitere Beiträge des Magazins finden Sie hier.
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