Gasdieb in China (National Geographic News)

Der letzte Beitrag zur Blogserie Speichertechnologien ist bereits eine Weile her. Nachdem nun das Thema Methanspeicherung wieder etwas in die Öffentlichkeit gerückt wurde (Artikel im Wirtschaftsblatt), ist das ein guter Zeitpunkt um auf dieses Thema einzugehen. Ich finde es übrigens sehr interessant, dass sich die Rohöl-Aufsuchungs AG (RAG) mit diesem Thema beschäftigt. Eindeutiger kann man wohl nicht sagen, dass die Ölära zu Ende geht. Das Bild sagt überdies auch einiges über die Energiezukunft aus.

Gas als Überbleibsel der fossilen Ära

Gas wird  bereits seit einiger Zeit als die einzig komplementäre (noch) fossile Energieform zu Erneuerbaren gehandelt. Auch der Energieexperte Claude Turmes vom Europäischen Parlament hat dies bei seiner Rede in Wien bei Konfliktfeld Energiepolitik zugeben müssen. Die Argumente sind einleuchtend: Kohle- und Atomkraftwerke haben schlichtweg eine zu lange Anlaufzeit, um die Fluktuationen im zukünftigen Energiemarkt ausgleichen zu können. Gaskraftwerke können einfach ein- und wieder ausgeschalten werden. Diese News sind nicht erfreulich, wenn das Gas aus Russland oder sonstwo herkommt, jedoch durchaus sinnvoll, wenn das Gas aus Überschüssen von Wind und Sonne hergestellt wird.

Natur speichert Energie auf diese Weise

Das Fraunhofer Institut forscht bereits seit einigen Jahren an dieser Technologie. Es ist bekannt, dass aus überschüssigem Strom Wasserstoff hergestellt werden kann. Um jedoch vorhandene Infrastruktur für die Verteilung nutzen zu können, muss dieser Wasserstoff in Methan umgewandelt werden.  Michael Sternler vom Kasseler Fraunhofer Institut erklärt das Verfahren in diesem Artikel folgendermaßen:

“Das Ganze ist ein chemischer Prozess, ein chemisches Verfahren, der Sabatier Prozess heißt. Man nimmt Wasserstoff und CO2. Die reagieren zusammen zu Kohlenstoffmonoxid und Wasser. Das Kohlenstoffmonoxid reagiert weiter mit einem anderen Teil vom Wasserstoff zu Methan, zu CH4 und dabei entsteht auch wieder Wasser. Das ist der gleiche Prozess, wie die Natur für lange Zeit Energie speichert.”

Natürlich geht in diesem Prozess ein nicht unbeachtlicher Teil der Energie verloren. Wenn aber in Zukunft zur Mittagszeit ein enormer Energieüberschuss im Netz ist, muss diese Energie entweder in überdimesionalen Glühbirnen verbrannt, oder damit eben Methan erzeugt, bzw. in anderen Speichern gelagert werden.

Speicherlösung für Industrie und Fernverkehr

Für mich klingt die Lösung sehr einleuchtend. Sie steht in meinen Augen auch in keinem Gegensatz zum Einsatz von Batterien und Elektroautos. Die kleinteiligen Strukturen (Häuser, Stadtverkehr) können mit der Kombination aus Elektrofahrzeugen als Speicher und kleinen Stromerzeugungsanlagen bedient werden (PV, Kleinstwasser und Windkraft). Die noch ungelöste Energielücke bei Industrie und Fernverkehr kann mit Methan, also künstlichem Erdgas gelöst werden. Erdgas-LKWs sind bereits Realität und die Unmengen an Strom, die die Industrie zu jeder Tageszeit benötigt, kann aus den Methanspeichern und Pumpspeicherkraftwerken bereitgestellt werden. Nicht zu vergessen, die Energiedichte, also der Platz den eine kWh eines Energieträgers einnimmt, ist bei Methan um das Dreifache kleiner als bei Wasserstoff.

Ach ja, um diversen Angriffen vorzubeugen: Das soll nicht bedeuten, dass ich deshalb für den Ausbau von Gasnetzen bin. In Österreich sind wir diesbezüglich bereits bestens versorgt (Stichwort: Infrastruktur bereits vorhanden) und wie gesagt muss die kleinteilige Versorgung ohnehin regional erfolgen.

Letzes Mal stand das Thema Speicherung mit Wasser im Mittelpunkt der Blogserie. Heute geht’s weiter mit Luft. Die Umsetzung von Druckluftspeichern- oder CAES-Kraftwerken (Compressed Air Energy Storage) wurde von den Energieversorgern lange Zeit auf die lange Bank geschoben. Die Notwendigkeit die Stromspitzen von Wind- und Sonnenenergie zu regulieren, wird diese Einstellung nun ändern.

Bei Druckluftspeichern wird Luft mit überschüssiger Energie komprimiert und bei Bedarf mit der dekomprimierten Luft über eine Gasturbine Strom erzeugt.

Weltweit werden bislang nur zwei Speicherkraftwerke dieses Typs betrieben: Das Kraftwerk Huntorf in Deutschland und das Kraftwerk McIntosh in den USA.

Es tut sich aber einiges auf dem Sektor. Mehrere Forschungseinrichtungen springen auf den “Luftzug” auf und arbeiten an effizienteren und leistbaren Lösungen. Hier einige davon. Ich freue mich natürlich immer, wenn diese Liste im Kommentarfeld weitergeführt wird.

Hydrostor

Gott sei Dank gibt es ein Bild für dieses Projekt. Sonst wäre die Anwendung wohl nur schwer vorstellbar. Unterwasserballoons werden am Meeresboden verankert und mit überschüssige Energie aus Off-Shore-Windanlagen wird Luft in den Ballons gepumpt und kompressiert. Die Ballons sind flexibel und der Wasserdruck sorgt dafür, dass der Druck im Ballon nicht sinkt, wenn Luft für die Turbine entnommen wird. Jeder dieser Tanks soll 50m3 Druckluft enthalten und in Kanada wird an einm Pilotprojekt gearbeitet. Die Hürden für die Genehmigung sind vermutlich enorm, deshalb wirds bis zum Prototyp noch eine Weile dauern. Hier noch eine nähere Erklärung.

Projekt ADELE

ADELE steht für Adiabater Druckluftspeicher für die Elektrizitätsversorgung. Da die laufenden Druckluftspeicher nur einen Wirkungsgrad von 40% aufweisen, wird mit ADELE versucht, diesen Wert durch Rückgewinnung von Wärmeenergie auf 70% zu steigern.

Er hält Energie in Form von komprimierter Umgebungsluft in Reserve, die bei Bedarf eine Druckluft-Turbine antreibt. Die Pressluft wird in einer Kaverne gespeichert, die durch Aussolen eines Salzstocks hergestellt wurde. Die beim Komprimieren der Luft entstehende Wärme wird in einem eigenen Speicher gebunkert. Beim Rückgewinnen der Energie erwärmt sie die Druckluft-Turbine und beugt so deren Vereisung vor. (Quelle: Max Planck Institut)
Hier gibts weitere Infos zur Preisentwicklung solch großer Druckluftspeicher.

Elektro Autos mit Druckluftspeicher?

Ja, es gibt auch Druckluftautos! Leider kamen bisher nur Konzeptautos zustande und keines hat es bislang bis zur Marktreife geschafft. MDI und Tata Motors beschäftigen sich am intensivsten mit diesem Thema. Die Idee wäre ja bestechend, die Energie statt mit Batterien, mit Luft zu speichern! Anscheinend gibt es derzeit jedoch noch Probleme mit der Energiedichte und dem Gewicht dieser schweren Drucklufttanks. Die Explosionsgefahr ist im Massenverkehr natürlich auch ein Thema. Hier noch eine Auflistung der derzeitigen Modelle:

• Tata One CAT
• Verschiedene MDI Air Cars

Bei meinen Recherchen bin ich auf auf Dr. Armin Reller gestoßen. Er forscht ebenfalls sehr stark auf diesem Gebiet und ich habe ein Interview zum Thema Druckluftspeicher bei ihm angefragt. Soviel vorweg: Es könnte sein, dass in ferner Zukunft auch kleine, effiziente Speichereinheiten zum Einsatz  kommen.

Weitere Links:

• Blogserie Speicherechnologien – Die Übersicht
• Blogserie: Speichern durch potentielle Energie im Wasser
• Geschichte der Druckluftspeicher

Bilder: Hydrostor/RWE/Tata