Die ständig steigenden Stromkosten, die den deutschen Verbrauchern mehr und mehr den Hals abschnüren, sind zum größten Teil der Energiewende geschuldet. Umweltschutz gibt es eben nicht für lau. Doch wir sind auf einem guten Weg. Windparks können den Strom inzwischen billiger produzieren, als dies für Gas- oder Kohlekraftwerke möglich ist. Aber es gab dieses scheinbar unüberwindliche Problem der Speicherung des Stroms, denn der Wind bläst mal stark und mal gar nicht, aber Energie brauchen wir durchgehend auf einem in etwa gleichbleibend hohen Niveau. Jetzt zeichnet sich endlich eine Lösung ab.
Öko-Strom hat ein Problem
Gas- und Kohlekraftwerke können nahezu beliebig nachgesteuert werden. In den Phasen, wenn viel elektrische Energie benötigt wird, arbeiten diese Kraftwerke an ihrer Kapazitätsgrenze, wenn zum Beispiel nachts alle Lichter aus sind, kann die Leistung der Kraftwerke ganz dynamisch gedrosselt werden. Das ist mit erneuerbarer, sauberer Energie so nicht zu machen. Solarstrom gibt es nur dann, wenn die Sonne hell vom Himmel strahlt, die Energie des Windes kann nur abgezapft werden, wenn welcher weht, bäumt er sich zum Sturm auf, müssen die Anlagen geschützt und abgestellt werden, die ganze schöne Energie des starken Windfeldes verpufft in diesem Fall ungenutzt.
Dennoch können moderne Windenergieanlagen heute elektrische Energie deutlich günstiger fabrizieren als Kraftwerke, die fossile Energieträger umweltbelastend und klimaschädlich verbrennen. Über die Art und Weise, wie die elektrische Energie der großen Offshore-Windparks gespeichert werden kann, machen sich die Ingenieure dieser Welt schon seit Jahrzehnten viele warme Gedanken. Als eine gute praktikable Lösung haben sich die Pumpspeicherwerke erwiesen. Ist zu viel Energie in den Netzen, wird damit Wasser in hoch gelegene Stauseen gepumpt. Wenn Energie gebraucht wird, lässt man das Wasser durch Turbinen hindurch nach unten strömen.
Aber es gibt noch eine bessere Idee – und wer hat‘s erfunden?
Natürlich die Schweizer. Es geht um ein beeindruckendes Mobile aus Betonklötzen. Dass die Idee aus der Schweiz kommt, ist kein Zufall, denn gerade dieses wunderschöne Land ist ja von so vielen hoch gelegenen Stauseen gekennzeichnet. Aber wie lässt sich das bewährte Prinzip des Pumpspeicherwerks nutzen, wenn weder ein Gebirge noch ein Stausee vorhanden sind? Diese Frage hat nun die Schweizer Firma „Energy Vault“ beantwortet: Man baue einen gigantischen Turm mit einer zuverlässigen Kranvorrichtung und langen Stahlseilen, an denen tonnenschwere Metall- oder Betonblöcke hoch- oder herunter gefahren werden.
Überzeugende Leistungsdaten
Mit der Elektrizität aus der Windenergie werden die massiven Blöcke im Schwerefeld der Erde nach oben verfrachtet und gewinnen damit eine enorme potenzielle Energie. Bei Energiebedarf werden die Blöcke an ihren Stahlseilen wieder kontrolliert herabgelassen, dabei wird ihre potenzielle Energie dazu genutzt, elektrischen Strom zu generieren. Die Speicherenergie ist mit einer einfachen Gleichung zu beschreiben: Gravitationsbeschleunigung x Höhendifferenz x Masse der Blöcke. Um die Quader sicher hoch- und herunterzufahren, thront ganz oben ein sechsarmiger Krankrake, mit dessen Hilfe die Blöcke rund um den Turm herum ordentlich aufgestapelt werden können. Dazu werden ungefähr die Fläche eines Fußball-Spielfeldes und eine Turm-Höhe von 33 Stockwerken benötigt. Bewegt werden insgesamt 5.000 massive Betonklötze. Eine intelligente Software steuert schließlich die optimal ablaufenden Lade- und Entlade-Bewegungen.
Es gibt hierbei noch den Vorteil, dass solche Türme beliebig dicht an Solaranlagen oder Windparks errichtet werden können. Das bedeutet, dass der wertvolle Strom nicht erst mit Leitungsverlusten über das Netz bis zu einem weit entfernten Speicherort geleitet werden muss, und umgekehrt speist auch wiederum der Turm seine Energie direkt über den vorhandenen Windpark-Anschluss ins Stromnetz ein.
Ein solcher Energiespeicher-Turm verfügt über eine Kapazität von 35 MWh und kann die Leistung von 4 MW abliefern. Die sogenannte Latenzzeit, also die Reaktionszeit des Bauwerks, ist mit einigen Millisekunden erstaunlich kurz. Es dauert dann nur noch knapp drei Sekunden, bis die Anlage ihre hundertprozentige Schaffenskraft erreicht. Zudem ist der Wirkungsgrad der Anlage hochgradig erfreulich. Das Heben und Senken der Betonblöcke und die nachgeschaltete Verwandlungskette vom elektrischen Strom zur gespeicherten Energie und wieder zurück zum Strom sind laut Energy Vault besonders verlustarm, die Effizienz liegt in der Größenordnung von 90 Prozent.
Hohe Lebenserwartung
Das Geniale liegt in der Einfachheit, und einfach ist es ja schon, wie Sisyphos Steine nach oben zu schleppen, um sie dann wieder nach unten zu verfrachten. Viel kaputtgehen kann dabei jedenfalls nicht, abgesehen von der Steuerungs-Hard- und Software. Vor diesem Hintergrund darf bei den Türmen von einer Funktionszeit von bis zu 40 Jahren ausgegangen werden. Zwar geht man davon aus, dass ein moderner Lithium-Ionen-Akku immerhin bis zu 15 Jahren halten kann, allerdings kann er nur circa 1.000 Ladezyklen vertragen, danach flaut seine Leistung signifikant ab. Würde man derartige Akkus zum Zwischenspeichern der Windenergie verwenden, müssten diese nach drei Jahren komplett ausgetauscht werden.
Die Zukunft hat begonnen
Der Hauptsitz von Energy Vault befindet sich in Lugano. Dort steht eine eher kleine Demo-Anlage, um die Machbarkeit dennoch beeindruckend vorzuführen. Das erste 35-MWh-System wird 2019 in Indien aufgebaut. Auftraggeber ist „The Tata Power Company“. Damit kann der Energiebedarf von ungefähr 35.000 Familien zwischengespeichert werden.
Der Kostenpunkt liegt bei einem solchen System bei erstaunlich günstigen acht Millionen Dollar. Pressemitteilungen gibt es heute normalerweise erst ab einer Milliarde. Nicht nur Energy Vault sowie sein Sponsor „Idealab Inkubator“ aus dem kalifornischen Pasadena glauben in diesem Fall fest an eine stürmische Geschäftsentwicklung. Geschäftspartner Cemex ist einer der weltweit größten Zementhersteller und davon überzeugt, dass diese Türme zu den sogenannten „disruptiven Technologien“ gehören, die, wie das Internet, eine technologische Zäsur in der ganzen menschlichen Gesellschaft darstellen. Schon in den nächsten zwei Jahren werden wahrscheinlich bis zu 30 solcher Türme neu entstehen, dies entspricht 500 bis 1.000 MWh Speicherkapazität. Packen wir’s an.
Die Energy Vault 3D Simulation finden Sie unter dem folgenden Link: https://www.youtube.com/watch?v=itbwXMMkBQw