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05.07.2019

12:30

Energiewende

Wie Vulkansteine in Hamburg zum Stromspeicher werden

Von: Kathrin Witsch

Wärme, Steine und Dampf – viel mehr braucht der neuartige Energiespeicher in Hamburg nicht. Die Technologie soll effizienter sein als Power-To-X.

Im Hamburger Hafen steht der neuartige Speicher des Windkonzerns Siemens Gamesa.  dpa

Elektrothermischer Energiespeicher

Im Hamburger Hafen steht der neuartige Speicher des Windkonzerns Siemens Gamesa. 

Düsseldorf Wie sensibel das deutsche Stromnetz ist, haben die Ereignisse der vergangenen Wochen deutlich gezeigt. Nur mit ausländischer Hilfe konnten im Juni großflächige Ausfälle verhindert werden.

Der Bundesrechnungshof warnt vor zunehmenden Problemen. Der schleppende Ausbau neuer Stromleitungen sei ein wachsendes Risiko für die Versorgung, zitieren Medien aus einem Bericht. Aber nicht nur neue Stromleitungen können helfen das Netz im Gleichgewicht zu halten, auch Großspeicher werden mit einem wachsenden Anteil erneuerbarer Energien immer wichtiger. Für das Gelingen der Energiewende sind sie sogar unabdingbar. 

Der Turbinenhersteller Siemens Gamesa hat nun eine ganz neue Art von Energiespeicher vorgestellt: Etes, also elektrothermischer Energiespeicher, heißt das Projekt, mit dem überschüssiger Strom in Form von Wärme gespeichert werden soll. Eine erste Pilotanlage ist Mitte Juni in Hamburg gestartet und kann mit einer Kapazität von 30 Megawattstunden (MWh) den Tagesbedarf von 1.500 Haushalten decken.

Fünf Jahre lang hat Siemens Gamesa an der Weltneuheit geforscht, mehr als 29 Millionen Euro hat die Entwicklung des Pilotprojekts gekostet. Maximilian Schumacher, verantwortlich für das Business Development von Großspeichern bei dem Windkraftkonzern, ist überzeugt, dass die Entwicklung der Speichertechnologie ein Meilenstein ist, weil sie eine Entkopplung von Stromerzeugung- und verbrauch ermögliche.

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    „Wir wollen große Energiemengen kostengünstig speichern und über viele Stunden wieder ins Netz einspeisen. Bei großskaligen Anwendungen rechnen wir mit einem Wirkungsgrad von 45 Prozent“, sagt Schumacher. Damit wäre der Wirkungsgrad des Vulkan-Speichers sogar größer als der bei dem Power-To-Gas-To-Power-Verfahren, also der Umwandlung von Strom, zu Gas und wieder zurück.

    Noch sei man zwar in der Projektphase. Mit einer Kommerzialisierung rechnet Schumacher aber spätestens ab Mitte der 2020er-Jahre.

    Das altbekannte Problem erneuerbarer Energiequellen wie Sonne und Wind: Sie sind nicht verlässlich zu jeder Zeit abrufbar wie etwa Kohlestrom oder Atomenergie. Um die Gefahr einer sogenannten Dunkelflaute zu umgehen, braucht es also Speichertechnologien, die auch dann Strom liefern, wenn es windstill ist und keine Sonne scheint. „Wenn Kern- und Kohlekraftwerke vom Netz gehen, übernehmen Großspeicher eine wichtige Aufgabe. In Zukunft ersetzen sie die Regelleistung, die thermische Kraftwerke bislang erbracht haben, das heißt, sie gleichen kurzfristige Schwankungen im Netz aus“, erklärt Tobias Kurth, Geschäftsführer des Energiemarkt-Analyseunternehmens Energy Brainpool.

    Verschiedene Großspeicher

    Solche Großspeicher können riesige Lithium-Ionen-Batterien sein, so wie der 50-Megawatt-Speicher des Kohleunternehmens Leag in der Lausitz. Aber auch die Power-To-X-Technologie kann überschüssigen Strom in Form von Gas zwischenspeichern und bei Bedarf zurück in Strom verwandeln und wieder ins Netz einspeisen.

    Der bislang größte Batteriespeicher der Welt steht in Australien, hat eine Leistung von 100 Megawatt und wurde von dem kalifornischen E-Autopionier Tesla gebaut. Solche Speichertechnologien sind noch teuer und in ihrer Kapazität beschränkt.

    Viele können gerade mal ein paar Stunden Strom liefern, bevor sie wieder neu geladen werden müssen. Aber: „Die Preise fallen, und es wird ökonomisch immer attraktiver“, prognostiziert Kurth. Man sehe immer mehr geplante Projekte im Großspeicherbereich, dabei handle es sich dabei jedoch hauptsächlich um Batterien á la Tesla.

    Siemens Gamesa geht einen anderen Weg. Das Prinzip ist einfach: Der Strom treibt eine Art „Riesenfön“ an, der einen Heißluftstrom erzeugt. Diese heiße Luft wird über Rohre aus dem Maschinenhaus ins benachbarte Speichergebäude geleitet, wo sie 1000 Tonnen Vulkangestein auf 750 bis 800 Grad erhitzt. Eine Speicherung ist bis zu einer Woche möglich. Bei Bedarf wird die Speicher-Wärme abgezapft und treibt eine Turbine an, die aus Dampf Strom erzeugt.

    Mehrere Vorteile

    Schumacher ist sich sicher, dass diese Technologie die Kosten für größere Speicherkapazitäten auf einen Bruchteil des üblichen Niveaus von Batteriespeichern senkt. Und es gibt noch einen weiteren Vorteil.

    „Da, wo jetzt ein Kohlekraftwerk steht, könnten die Betreiber die Infrastruktur zur Verbrennung fossile Brennstoffe entfernen und mit Etes ein emissionsfreies Speicher-Kraftwerk realisieren. Der Netzanschluss ist ebenso wie die Wasser-Dampf-Anlage schon da“, sagt Schumacher. Im Gegensatz zum Vulkanspeicher sind Batterien flexibler, können Energie deutlich schneller aufnehmen und wieder abgeben.

    Das weiß auch Schumacher. Deswegen wolle man auch gar keine Konkurrenz für Batteriespeicher schaffen. „Wir wollen große Energiemengen kostengünstig speichern und über viele Stunden wieder ins Netz einspeisen. Batteriespeicher stellen aktuell meistens Regelenergie bereit, mit vielen kürzeren Be- und Entladezyklen.“ Das Prinzip funktioniert aber nur, wenn die Strompreise schwanken. Dann wolle man den Strom bei geringer Nachfrage günstig einkaufen und ihn dann für mehr Geld wieder verkaufen.

    Noch ist die Anlage in Hamburg Altenwerder aber ohnehin lediglich ein Testbetrieb. Der Energieversorger Hamburg Energie verantwortet bei dem „Future-Energy-Solutions-Projekt“, das vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert wird, den Handel mit der Speicherenergie an den Strommärkten. Die Gespräche für das nächste Projekt laufen aber bereits. „Der nächste Speicher soll im Gigawattstundenbereich arbeiten und mindestens eine schwarze Null einbringen“, hofft Schumacher.

    Für Siemens Gamesa ist das Projekt im Hamburger Hafen mehr als nur ein Experiment. Konzernchef Marcus Tacke will das Speichergeschäft ausbauen, um die „Wachstumsschranken auf dem Windkraftmarkt“ zu umgehen, wie er sagt. Der Bedarf für Großspeicher ist mit Blick auf den steigenden Anteil erneuerbarer Energien auf jeden Fall groß. Ein Erfolg für den Vulkanspeicher ist deswegen aber noch lange nicht garantiert.

    „Man muss auf jeden Fall die Entwicklung im Bereich Heimspeicher und E-Mobilität im Auge behalten“, warnt Energie-Experte Kurth. Denn wenn die Zahl der Solarspeicher steige und größere Flotten an E-Autos quasi als Batterie auf vier Rädern zur Verfügung stünden, „bilden sich zusammengeschlossen Batteriekapazitäten, die zu einer ernsthaften Konkurrenz für Großspeicher werden könnten“.

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