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Wärmespeicher: Adele serviert eine Lösung gegen Energieverlust.
Stromnetze & Smart Grids

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Adeles Rezept für Energiespeicher

Text: Dr. Carlos Härtel, GE Global Research Europe Foto, Grafik: HultonArchive/iStockphoto, RWE
Die effiziente und sichere Speicherung von Energie in großen Mengen stellt eine gewaltige Herausforderung für die künftige Stromversorgung dar. Hinter dem Namen Adele verbirgt sich eine vielversprechende Technologie mit einem einfachen Rezept: Man nehme Druckluft und Wärme und speichere damit Energie. Das setzt spezielle unterirdische Formationen voraus, die zum Glück oft da zu finden sind, wo bei uns Windenergie anfällt.

Bereits in wenigen Jahren soll der Strom vor allem aus erneuerbaren Energiequellen stammen. Doch Sonnen- und Windkraft besitzen einen entscheidenden Nachteil: Sie erzeugen Energie in sehr unterschiedlicher Intensität.

Gerade an windstillen Winterabenden ist aber der Stromverbrauch sehr hoch, zum Beispiel durch Licht, Fernseher, Herd und Heizung. Daher sind effiziente Energiespeicher nötig, die Schwankungen bei Angebot und Verbrauch kurz- und mittelfristig ausgleichen.

Hilfreiche Druckluftspeicher

Eine sehr vielversprechende Option dafür bilden Druckluftspeicher. Sie nutzen überschüssige Energie, um mit Hilfe eines elektrisch betriebenen Kompressors Umgebungsluft auf einen Druck von 70 bar zu verdichten. Dabei erhitzt sich die Luft, ähnlich wie in einer Luftpumpe. Diese Wärme geht bislang verloren, was die Energiebilanz der Speicherung verschlechtert. Denn wenn die Druckluft bei der Rückgewinnung der Energie später Turbinen antreibt, würden die Turbinen wegen der sich entspannenden und dabei stark abkühlenden Luft einfrieren, wenn die Druckluft nicht zuvor unter Einsatz von Erdgas erhitzt würde - wobei zusätzlich das unerwünschte Treibhausgas Kohlendioxid entsteht.

Adele speichert auch die Wärme

Diese Nachteile vermeidet eine neue Technologie, die die Wärme speichert und bei der Energierückgewinnung direkt zur Aufheizung der Druckluft vor den Turbinen verwendet. Dadurch entsteht kein Kohlendioxid mehr und die Energieeffizienz verbessert sich von etwa 50 auf 70 Prozent. Die Technologie wird derzeit unter dem Namen Adele (Adiabater Druckluftspeicher für die Elektrizitätsversorgung) entwickelt. Als Partner arbeiten dabei der Energieversorger RWE, das Technologieunternehmen General Electric (GE), das Bauunternehmen Züblin sowie das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) zusammen. Bei Energieüberschuss wird die gewonnene Druckluft in eine Kaverne innerhalb eines Salzstocks geleitet. Die abgeführte Wärme von bis zu 650Grad Celsius landet dabei in einem thermischen Speicher aus Keramik oder Naturstein. Wird die gespeicherte Energie wieder benötigt, strömt die Druckluft direkt durch den Wärmespeicher in eine Turbine und erzeugt dort elektrische Energie.

Eine Frage des Standpunkts

Aufgrund der Funktionsweise lassen sich solche Energiespeicher nur an Standorten mit großen Salzstöcken realisieren: Dies sind genau solche Gebiete, in denen auch große Windkraftanlagen zum Einsatz kommen.

Alleine in Deutschland und in den Nachbarländern hat der leitende Projektpartner RWE bereits 20 mögliche Regionen dafür identifiziert. Diese bieten eine deutlich höhere Gesamtkapazität als die derzeit zum Energiespeichern verwendeten Pumpspeicherkraftwerke. Diese erzielen zwar mit 80 Prozent einen höheren Wirkungsgrad, doch sind die Ausbaumöglichkeiten in Deutschland bereits heute fast ausgeschöpft. So reicht deren Kapazität von insgesamt sieben Gigawatt für den starken Ausbau der erneuerbaren Energien in den nächsten Jahren bei weitem nicht aus. Andere mögliche Technologien können ebenfalls nicht genug Energie speichern oder befinden sich im Versuchs- oder Planungsstadium.

F&E an Hochtemperatur- Komponenten

Auch bei Druckluftspeichern herrscht noch Forschungsbedarf. So entwickelt derzeit GE an seinem europäischen Forschungszentrum in Garching Kompressoren und Turbinen, die trotz des hohen Luftdrucks und der Hitze zuverlässig mit Spitzenleistung arbeiten. Die Ingenieure von Züblin und dem DLR entwerfen neue Hochtemperatur-Wärmespeicher und RWE konzipiert Nebenkomponenten sowie die erforderliche Prozesstechnik. Entsprechend beträgt das Gesamtbudget für das Projekt Adele alleine bis Ende 2012 zehn Millionen Euro.

Ab 2013 startet dann die konkrete Planung der weltweit ersten Versuchsanlage in Staßfurt südlich von Magdeburg. Dieser Prototyp ist erweiterbar und soll im ersten Schritt über eine Speicherkapazität von bis zu 360 Megawattstunden und eine elektrische Leistung von bis zu 90 Megawatt verfügen. Dies entspricht der Energieerzeugung von 30 modernen Windrädern in vier Stunden. In Betrieb geht sie voraussichtlich 2018.

Der Standort eignet sich besonders gut, da die Struktur des Salzstocks bei Staßfurt durch die Nutzung als Gasspeicher und zur Solegewinnung sehr gut bekannt ist. Zudem liegt der Ort in einer Region mit zahlreichen Windkraftanlagen. Die bisherige Nutzung des Salzstocks durch das Sodawerk Staßfurt und die RWE Gasspeicher GmbH werden von Adele nicht beeinflusst.

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