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Vulkansteine als Stromspeicher - Kann dieser Stein die Speicherlücke schließen?

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Immer mehr Strom kommt aus Windrädern und Solaranlagen. Das Problem: diese Energie auch zu speichern. Der erste Elektrisch-Thermische-Energie-Speicher in Hamburg könnte helfen.

In Hamburg ist aus der Idee, in Steinen Energie in Form von Wärme zu speichern, der weltweit erste Energiespeicher dieser Art entstanden. Dabei hat sich Vulkangestein als guter Speicher erwiesen, um Stromenergie von Windrädern aufzunehmen und zu "parken".

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An diesem Stein geht man achtlos vorüber. Er ist gräulich, so groß wie Schottersteine im Bahngleis und es gibt ihn überall: Vulkansteine mit einem Durchmesser von fünf bis zehn Zentimetern. Noch vor zehn Jahren hätte auch Hasan Oezdem nicht gedacht, dass dieser Stein einmal der vielversprechendste Ansatz ist, um die Energiewende zu beschleunigen. Der Leiter von Forschung und Entwicklung bei Siemens Gamesa – der Umweltsparte von Siemens – weiß noch genau wie sehr er und sein Team versucht haben, die eigene große Idee klein zu reden: einen Energiespeicher zu bauen, der Steine nutzt. Günstig, ohne Probleme für die Umwelt und massenhaft verfügbar.

Vulkanstein aus dem ETES-Speicher
Vulkanstein aus dem ETES-Speicher
Quelle: Sven Rieken

"Wir haben etliche Jahre gebraucht, um die Gesteinsart festzulegen", erzählt der Mann, der physikalische Technik und Medizinphysik studiert hat. "Das geht nicht theoretisch – da haben wir Versuchsanlagen gebaut. Wir haben gemessen wie eine solche Menge Steine Wärme aufnimmt", sagt er. Über die Jahre habe sich nicht nur die Idee bewährt, sondern auch die Steine. "Deshalb sind wir jetzt da, wo wir sind."

Kapazität von 30 Megawatt-Stunden

Sie sind in Hamburg Altenwerder im Hafen. Hier ist der weltweit erste Elektrisch-Thermische-Energie-Speicher – kurz ETES – entstanden. 30 Megawatt-Stunden Energie kann die Anlage aufnehmen. Die gespeicherte Energie kommt aus regenerativ erzeugtem Strom und wird gerade nicht gebraucht, weil entweder Nacht ist oder die Netze überlastet sind.

Mit dem Strom werden die Vulkansteine erhitzt, um die Energie zu speichern. Danach kann die Hitze wieder in Strom umgewandelt und dem Stromnetz zugeführt werden.

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Wird also mehr regenerativer Strom produziert als gebraucht, nimmt der Speicher diesen Überschuss in Form von Wärme auf. Bei nur einem Grad Temperaturverlust pro Tag ist das ein so noch nie gebauter Puffer. Das technische Knowhow liegt im Speicher: wie die Steine geschichtet sind, wie die heiße Luft die Steine auflädt, welche Messmethoden diesen Prozess überwachen. Das alles ist das inzwischen patentgeschützte Geheimnis des Speichers. In der Zukunft sehe er Kohle- und Nuklearenergie nicht mehr als Backup-Systeme für die Energiezeugung, nur noch Solar und Wind, sagt Oezdem. Dafür brauche es dann "riesige Energiespeicher, um dafür zu sorgen, dass auch weiterhin keine Black-Outs stattfinden", so Oezdem.

Energiespeicher fehlen bislang im System

Tatsächlich kann so ein Energiespeicher Schwankungen im Netz regulieren. Eine Aufgabe, die derzeit noch konventionelle Kraftwerke leisten. "Deswegen sinken unsere CO2-Emissionen nicht", erläutert Gerhard Schmitz von der Technische Universität Hamburg, die den ETES wissenschaftlich begleitet. "Hier müssen wir dringend Alternativen finden", sagt Schmitz. Rein statistisch träte diese Situation sehr häufig auf, dass Energie bis zu einer Woche gespeichert werden müsse, weil der Wind gerade zu viel weht oder die Sonne zu stark scheint. "Von der Häufigkeit dieser schwer vorhersehbaren Wetterereignisse her ist ein solcher Energiespeicher unbedingt notwendig", so Schmitz.

Hasan Oezdem, Leiter der Forschung und Entwicklung bei Siemens Gamesa
Hasan Oezdem, Leiter der Forschung und Entwicklung bei Siemens Gamesa
Quelle: Sven Rieken

Das Aus für Atom- und Kohlekraftwerke ist beschlossen. Energiespeicher wie der ETES fehlen bislang im System. Dabei könnte der Speicher mit den Vulkansteinen den Kraftwerken der alten Generationen neues Leben einhauchen. Die eigentliche Stromerzeugung der alten Kraftwerke könnte nämlich weiterarbeiten. Denn sie funktioniert in zwei Schritten: Erst werden die fossilen Brennstoffe verheizt, dann wird zweitens aus der Hitze Wasserdampf erzeugt, der Turbinen bewegt, die wiederum Strom erzeugen. Den zweiten Schritt könnten die Kraftwerke weiterhin machen. Nur, dass die Energie aus den Steinen kommt und nicht mehr aus fossilen Brennstoffen.

Speicher mit 300 Megawatt-Stunden geplant

"Eine Technik, die die Kunden lange kennen. Da muss sich niemand umstellen", erläutert Oezdem. "Die Wandlung von Wärme in einem Dampf-Stromkreislauf ist lange bewährte Technik. Auch wir benutzen hier eine Turbine von der Stange".

Klar, das Knowhow steckt im Speicher. Auf den hat Street-Art-Kunst Fan Oezdem ein Graffiti-Mammut-Baby sprühen lassen. Als Zeichen dafür wie groß das Baby noch werden wird. 30 Megawattstunden Leistung hat der erste Steinspeicher. Einer mit 300 Megawatt-Stunden Aufnahmekapazität kommt als nächstes. Nach oben sind rein theoretisch keine Grenzen gesetzt. Wind- und Sonnenenergie könnten also in beliebiger Menge gespeichert werden.

Die Energiewende in Deutschland stagniert, es mangelt vor allem an neuen Windrädern. Grund: Immer mehr Bürgerinitiativen klagen gegen Windpark-Pläne.

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