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© Dagmar Heene / WWF
Papa, wie speichert man eigentlich Strom?


von Lara_Gr
14.09.2014
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 Um eine mehrheitliche Nutzung der Erneuerbaren Energien zu Ermöglichen brauchen wir neue Speichertechnologien! Heute ist es üblich, zum Beispiel mit Pumpspeicherkraftwerken, überschüssigen Strom im Tagesverlauf in Form von Energie zu speichern und dann, wenn Strom gebraucht wird diese Energie wieder in Strom umzuwandeln. Im Sommer produzieren die Erneuerbaren Energien, vor allem Photovoltaikanlagen deutlich mehr Strom als im Winter, der Verbrauch sieht aber genau gegensätzlich aus, da es im Winter kälter ist und schneller dunkel ist. Optimal wäre es also diesen Energieüberschuss aus dem Sommer zu speichern und ihn im Winter zu nutzen. Wie ist das möglich?
Ich möchte euch in diesem Artikel zwei unterschiedliche Innovation zur Energiespeicherung vorstellen.
Ihr habt wahrscheinlich alle schon mal von Power to Gas gehört. Dahinter steht der Ansatz mit überschüssigen Strom eine Elektrolyse von Wasser anzutreiben, dass Wasser also in seine beiden Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Der Sauerstoff kann in der chemischen Industrie verwendet werden, zur Energiespeicherung ist nur der Wasserstoff interessant. Es gibt nun zwei Ansätze: Bei dem ersten wird der Wasserstoff zu Methan umgewandelt und ins Erdgasnetz eingespeist. Das ist bis zu einem Volumenanteil von 8% problemlos möglich. Der zweite Ansatz sieht vor, den Wasserstoff zu speichern und dann zum gewünschten Zeitpunkt wieder zu verbrennen und daraus Strom zu erzeugen. Doch bei diesem Ansatz gibt es zwei Haken: Wasserstoff ist hochexplosiv, was die Speicherung aufwändig und gefährlich macht und sie hat nur einen Wirkungsgrad von bis zu 40%. Wenn man bedenkt, dass der Strom, der zur Elektrolyse von Wasser verwendet wurde auch unter einem Wirkungsgrad von 40%, bei modernen Gaskraftwerken 70%, erzeugt worden ist, dann hat der mit Power to Gas erzeugte Strom einen Wirkungsgrad von 0,16%. Ist das ökologisch? Die beiden Verfahren werden momentan in Pilotanlagen getestet. Es wird sich zeigen, unter welchen Vorraussetzungen ihre Verwendung Sinn macht.

Ein ganz anderen Ansatz stellen unterirdische Schwerkraft-Pumpspeicherkraftwerke dar. Pumpspeicherkraftwerke sind im Vergleich zu neuen Ansätze noch immer sehr effizient. In Deutschland sind nahezu alle möglichen überirdischen Pumpspeicherkratwerke schon gebaut. Deswegen hat das hessische Unternehmen „Gravity Power“ jetzt eine Möglichkeit entwickelt, diese Pumpspeicherkraftwerke unterirdisch zu bauen sodass sie nicht sichtbar, geräuschlos und emissionsfrei sind. Unter der Erde sollen riesige, runde Schächte entstehen, die mit Wasser und einem beweglichen Kolben gefüllt sind. Überschüssiger Strom treibt eine Turbine an, die den Kolben nach oben zieht. Wenn Strom benötigt wird sinkt der Kolben ab und drückt dabei das Wasser nach oben, das eine Turbine antreibt und dadurch Strom erzeugt. In Bayern ist eine Demonstrationsanlage mit einem 140m tiefen Schacht mit 8m Durchmesser und einer Leistung von 1 Megawatt geplant. Für diese Testanlage sind 10 Millionen Euro als Kosten veranschlagt. Sollte diese Anlage erfolgreich sein, könnte schon 2019 die erste Großanlage mit 300 Megawatt Leistung und einem 500m tiefen Schacht mit 80m Durchmesser gebaut werden. Eine Anlage dieser Größe kostet etwa 325 Millionen Euro. Probleme macht dabei aber noch die Dichtung des Kolbens.

"Pumpspeicherkraftwerk Hengstey c flick via cc_ruhrblick

Es gibt noch viele weitere Ideen zur Energiespeicherung wie beispielsweise die Nutzung von Notstromaggregaten aus Krankenhäusern zur Deckung der Tagesspitzen. Ich habe versucht, euch zwei Innovationen vorzustellen, die die Energie in Deutschland schon bald im großen Stil speichern könnte und so dieunterpraktikable Nutzung Erneuerbarer Energien in Deutschland zu unterstützen. Falls ihr noch andere vielversprechende Ansätze kennt oder Fragen habt, scheint einfach einen Kommentar.

Informationen: Mathezirkel Hamm Vortrag "Gasversorgung in NRW-Mathematische Verfahren" und Wirschaftteil der FAZ vom 04.06.14 "Träume von der Riesenbatterie" von Johannes Pennekamp

Fotos: Flickr, Titelbild "Bilfinger Naturgaspipeline USA" c flick via Bilfinger SE

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Kommentare (13)
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21.09.2014
KimSophie hat geschrieben:
Du solltest Journalistin werden, Lara
21.09.2014
gelöschter User hat geschrieben:
gelöscht
19.09.2014
JuliusS hat geschrieben:
Hey Lara.
Also ich bin mir nicht sicher in wie fern das mit den Aggregaten wirklich sinnvoller ist. Denn soweit ich weiß werde diese mit Diesel betrieben, also ist das auch nicht das umweltfreundlichste. Aber natürlich hast du Recht. Dadurch, dass der Elektrolyt Wasser(stoff) frei sein muss fallen viele Elektrolyten weg, sodass es bis jetzt nur die giftige Alternative gibt. Aber daran wird ja hoffentlich weiter geforscht. Dann bleiben die andren Nachteile die natürlich auch berechtigt sind. Aber zur Energie Speicherung in Batterien haben wir halt bis jetzt als beste die Li. Also brauchen wir weiter Forschung und zwar am besten ganz neu und weg von Li.
18.09.2014
Ivonne hat geschrieben:
Klasse Artikel, Lara!!! :-)
16.09.2014
Lara_Gr hat geschrieben:
Danke Julius, aber macht dann nicht die Nutzung von Notstromaggregaten aus Krankenhäusern mehr Sinn? Damit ließen sich Spitzenlasten gut decken und die Anlagen sind sowieso schon vorhanden, es entstehen also keine extra Kosten. Außerdem sind Notstromaggregate über das ganze Land verteilt.
Was ich auch noch kritisch sehe ist die Nutzung von Lithium Ionen Batterien, denn
1. sind diese und vor allen Dingen deren Elektrolyt extrem giftig!
2. Wird Lithium unter miserablen Arbeitsbedingungen u.a. in Bolivien abgebaut
3. der energetische Rucksack, also die Energie die zur Produktion aufgewandt wird (so ähnlich wie ein CO2 Fußabdruck beim Essen) extrem hoch.
16.09.2014
JuliusS hat geschrieben:
16.09.2014
Taki hat geschrieben:
Klasse,
15.09.2014
JuliusS hat geschrieben:
@ Carina. So widersprüchlich das zuerst mal klingt, aber beim Verbrennen von Wasserstoff entsteht tatsächlich wasser. Eine Verbrennung ist einfach eine Chemische Reaktion mit Sauerstoff. ( 2 H2 + O2 -> 2 H2O, falls es dich interessiert ;) )
15.09.2014
Carina hat geschrieben:
Das Pumpverfahren klingt für mich viel besser als das mit dem Wasserstoff. Entstehen eigentlich irgendwelche schädlichen Nebenprodukte, wenn man Wasserstoff verbrennt? Bei dem Wort verbrennen denkt man immer gleich an CO2, aber das Verbrennen von Wasserstoff ist wahrscheinlich klimatechnisch unbedenklich?
14.09.2014
Lara_Gr hat geschrieben:
Soweit wie ich das verstanden habe, soll da eine spezielle Dichtung um dem Kolben (die bis jetzt nur in Prototypen besteht), und dann wird diese Dichtung einfach geöffnet. Der Energieaufwand dafür müsste relativ gering sein. Energie lässt sich ja speichern aber nicht im großen Maße über lange Zeit ohne Verluste. aberr genau das brauchen wir für die Energiewende! Ich glaube, dass sich nicht einer der Technologien durchsetzten wird, sondern ein Mix aus verschiedenen Lösungen.
14.09.2014
vince hat geschrieben:
Das habe ich mich auch schon mal gefragt, ob es möglich ist, die Energie zu speichern. Ich muss sagen das zweite Modell hört sich schon recht vielversprechend an. Allerdings müsste für den Impuls, dass sich der Kolben absinken lässt, auch Energie benötigt werden (wenn auch nicht viel). Na ich bin ja gespannt, ob sich das durchsetzt.
14.09.2014
Lara_Gr hat geschrieben:
Vor der Energiewende haben sich Pumpspeicherkraftwerke mehr rentiert, da dort die Strompreisdifferenz zwischen Tag und Nacht viel stärker war. Bei der Testanlage soll ein Viertel der Kosten durch das Bayerische Wirtschaftministerium gedeckt werden, eine weitere Hälfte durch private Investoren. Teuer wird aber auch die Erforschung der Dichtung vom Kolben. Schade ist nur, dass große Unternehmen den wirtschaftlichen Aspekt natürlich immer an erster Stelle sehen müssen. Aber vielleicht wird die Technologie ja billiger, wenn sie mehrfach verwendet wurde oder man eh vorhandene Schächte wie für den Bergbau nutzt.
14.09.2014
JuliusS hat geschrieben:
Vielen Dank für diesen interessanten Artikel. Ein Problem wird sicher der Anreiz bleiben diese millionen Beträge zu investieren.
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