Im schönen finnischen Städtchen Kankaanpää steht ein 7 Meter hoher Turm mit 4 Meter Durchmesser, in dem 100 Tonnen Sand lagern. Es handelt sich jedoch nicht um das Lager einer Baufirma, sondern um einen gigantischen Energiespeicher. Überschüssiger Solar- oder Windstrom erhitzt den Sand auf mehrere hundert Grad, die sich in dem feinkörnigen Material mehrere Monate lang mit geringen Verlusten halten. Die Kapazität beträgt 8 Megawattstunden.
Was in Finnland als Speicher für ein Fernwärmenetz verwendet wird (kennt man auch andernorts als Carnot-Batterie), hat das Potenzial zum saisonalen Stromspeicher der Zukunft. Das Prinzip beruht darauf, dass sich Wärme billiger speichern lässt als Elektrizität. Setzt man zum „Aufladen“ der Sandbatterie eine Wärmepumpe ein, erhöht sich der Wirkungsgrad noch zusätzlich.
Masse, Pressluft … oder „Zooz“?
Lageenergiespeicher, auch Hubspeicherkraftwerke genannt, sind ebenfalls im Rennen um das Geschäft mit der saisonalen Stromspeicherung. Die Firma Energy Vault errichtet derzeit in Rudong (China) einen solchen Speicher, der die potenzielle Energie schwerer Massen nutzt. Diese werden beim „Speichervorgang“ senkrecht oder schräg angehoben und dann beim „Entladen“ wieder abgesenkt, wobei sie eine Turbine antreiben. Um nennenswert Energie zu speichern, sind allerdings massive Baukörper und damit gigantische Bauvorhaben (siehe Bild) nötig. Dem Prinzip nach, sind Lageenergiespeicher in Form von Wasser-Pumpspeicherkraftwerken längst gang und gäbe.
Seit Januar 2019 läuft im bayerischen Freienried bei Dachau der Prototyp eines neuartigen Speichersystems, welches Sonnenstrom in Druckluft einlagert. Zu einem beliebigen Zeitpunkt wird die Pressluft genutzt, um wieder sauberen Strom zu erzeugen.
Dieses Speicherkonzept punkte mit geringen Halteverlusten und habe folglich das Zeug zum saisonalen Energiespeicher, der wegen simpler Technik sehr kostengünstig produziert werden könne, so die Betreiber. Laut Georg Tränkl, Erfinder des Speichers in Freienried, lassen sich mit 160 Liter Druckluft bei 300 bar etwa 7,5 Kilowattstunden Energie speichern.
Der Teufel steckt auch hier im Detail, wie Kritiker bemängeln: Hohe Drücke sind nicht unproblematisch, mögliche Vereisung und schlechte Wirkungsgrade herkömmlicher Kompressoren verschlechtern den Wirkungsgrad, der mit unter 40 Prozent angegeben wird. Allerdings, so die Autoren von photovoltaik.eu, stehe dem ein konkurrenzlos günstiger Kostenblock gegenüber: Die Kosten pro Kilowattstunde Strom, der im Sommer gewonnen und im Winter verbraucht werden könne, könne mit 14 Cent gerechnet werden, also konkurrenzlos billig für gespeicherten Strom.
Pufferspeicher für Schnellladestationen bietet die israelische Firma Zooz Power mit Schwungmassenspeichern. Technik: Im Inneren wird ein extrem reibungsarm gelagertes Schwungrad aus Stahl auf maximal 17.000 Umdrehungen pro Minute beschleunigt. Um die Drehzahl aufrecht zu erhalten, wird nur mehr wenig Energie benötigt. Bei Bedarf gibt der „Zoozter“ die Energie wieder ab, indem das Schwungrad einen Generator antreibt. Das System läuft bereits an Schnellladestationen, um Lastspitzen zu kappen und Netzkosten zu vermeiden. Die Speicher schaffen laut Hersteller 200.000 Lade- und Entladezyklen bei einer Lebensdauer von 15 Jahren, der Wirkungsgrad liegt bei 80 Prozent und damit auf dem Niveau von Li-Ionen-Akkus.
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