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Mit heißem Vulkangestein elektrische Energie speichern

Der Fantasie für die Speicherung von Energie sind keine Grenzen gesetzt, dabei macht uns unser Planet Erde vieles vor. Die Firma Siemens Gamesa sieht dennoch eine Innovation und neuartige Technologie darin, Hitze in Vulkangestein zu speichern. Ein so gearteter neuer Energiespeicher befindet sich in Hamburg-Altenwerder. Zu viel produzierter Strom wird dort direkt in Wärme umgewandelt, die über längere Zeit, sehr kostengünstig und auf eine ganz natürliche Weise in dem Speichermedium Vulkangestein festgehalten werden kann.

Der genaue Name des Unternehmens ist Siemens Gamesa Renewable Energy (SGRE) und der Ort des Geschehens ist der Hamburger Hafen. In Kooperation mit den Projektpartnern Technische Universität Hamburg (TUHH) und Hamburg Energie GmbH entstand dort ein neuartiger elektrothermischer Energiespeicher (ETES), der am 12. Juni in Betrieb ging. Die Anlage schließt eine noch klaffende Lücke zwischen der Stromerzeugung und der Stromnutzung, die es zu entkoppeln gilt. Entsprechend gewichtig wurde die Einweihungszeremonie gestaltet, zu der der Chef von Siemens-Gamesa Markus Tacke unter anderen Peter Tschentscher, Hamburgs Erster Bürgermeister (SPD), und Andreas Feicht, Staatssekretär im Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (CDU), eingeladen hat.

Der Wärmespeicher besteht aus ungefähr 1.000 Tonnen Vulkangestein, das mittels einer Widerstandsheizung auf circa 750 Grad Celsius gebracht wird. Dafür sorgt ein starkes Gebläse, das einen Heißluftstrom über das Gestein fegen lässt. Wird elektrische Energie in hohem Maße angefordert, liefert der Speicher die nötige Leistung für Dampfturbinen, die die Rückverstromung mit bis zu 130 Megawattstunden gewährleisten. Da das Geniale hier, wie so oft, in der Einfachheit liegt, ermattet die Speicherkapazität mit der Anzahl der Ladezyklen in keiner Weise.

Die Natur weist uns stets die Lösungen

Ideale bedingungen am BodenseeVulkanische Tiefengesteine bestehen in der Regel aus einem sehr dichten Basalt, der sich durch eine hohe Wärmekapazität auszeichnet. Zudem bringen explosive Vulkane sogenannte Evaporite aus, die eine hohe Porosität aufgrund von Gasbildungen aufweisen. Dies führt zwar zu einer Erniedrigung der Gesamtdichte des Gesteins (Bimsstein schwimmt in Wasser), dennoch besteht die Gesteinsmatrix weiterhin aus dem dichten Basalt. Insgesamt ergibt sich bei Evaporiten eine extrem große Oberfläche, die eben gerade für einen Wärmetauscher sehr gut geeignet ist. Derartige großvolumige Speicher sind eine hervorragende Lösung dafür, Stromspitzen aus Wind- oder Solarparks aufzufangen, um sie später ganz dosiert und nach Bedarf wieder freizugeben. Die ETES-Pilotanlage ist in der Tat ein wichtiger Meilenstein zur Umsetzung der Energiewende.

Gerade die aufkommende Elektromobilität, die unsere Zukunft mit Sicherheit maßgeblich beeinflussen wird, erfordert flächendeckend vernünftige und zuverlässig funktionierende Schnittstellen, angefangen bei der Stromerzeugung über die Speicherung der Energie bis hin zur ausreichend verdichteten Infrastruktur für das Anzapfen des elektrischen Stroms. Deshalb äußerte sich Staatssekretär Feicht völlig zu Recht dahingehend, dass die Entkopplung zwischen der Erzeugung und dem Verbrauch der naturgemäß fluktuierenden erneuerbaren Energien mithilfe solcher Speichertechnologie einen ganz wesentlichen Beitrag zur Umsetzung der Energiewende darstellt.

Die Speicherkapazität muss immer weiter ausgebaut werden

Im Moment geht es in Hamburg lediglich noch um ein überschaubar dimensioniertes Pilotprojekt. Wenn dieses Erfolge zeitigt, und das zeichnet sich jetzt schon ab, plant Siemens Gamesa, diese Speichertechnologie in kommerzielle Großprojekte zu überführen. Daher können wir wohl davon ausgehen, dass es gar nicht mehr lange dauert, bis auf der Grundlage dieser Technologie Energiemengen von vielen Gigawattstunden (GWh) mit steigender Tendenz gespeichert werden. Um ein Gefühl für die Größenordnung zu geben: 50.000 Haushalte verbrauchen jeden Tag ungefähr eine Gigawattstunde elektrische Energie.

Auch hier gilt, wie so oft in der Wirtschaft: im Dutzend billiger. Soll heißen, je größer die Anlage, desto größer der rückgewinnbare Anteil an gespeicherter Energie und desto kleiner die (relativen) Kosten pro Kilowattstunde. Siemens Gamesa beziffert den Wirkungsgrad solcher Anlagen auf immerhin circa 50 Prozent. Damit kostet dann eine „heiß gespeicherte“ Kilowattstunde laut ersten Schätzungen weniger als zehn Cent. Insofern ist diese neue Technologie mit dem Gesteinsspeicher hinsichtlich der Kosten mit einer Batteriespeicherung nicht annähernd vergleichbar. Es bietet sich übrigens direkt an, stillgelegte konventionelle Kraftwerke in riesige Gesteinsspeicher umzufunktionieren.

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