Batterien und Wasserstoff – reicht das für die Energiewende?
Ringvorlesung Energie der Zukunft
Alternative Energiespeicher neben Batterien und Wasserstoff standen zum Abschluss der Ringvorlesung „Energie der Zukunft“ im Mittelpunkt. Prof. Dr.-Ing. Andreas P. Weiß arbeitete heraus, dass aufgrund der angestrebten Elektifizierung des Energie-, des Verkehrs- und des Wärmesektors, der Strombedarf auch in Deutschland um mindestens einen Faktor zwei steigen wird. Da dieser Strom schon 2030 mindestens zu 80 % aus Wind- und Sonnenstrom bestehen soll, brauchen wir unbedingt mehr – und in den Augen von Prof. Weiß – auch diverse Speicher.
Batterien und Wasserstoff sind zwar wichtige Technologien, um überschüssigen Wind- und Sonnenstrom für die sogenannte „Dunkelflaute“ zu speichern, haben aber gegenüber anderen Speichertechnologien auch Nachteile. Elektrochemische Energiespeicher (Batterien) haben einen sehr guten Speicherwirkungsgrad, sind aber bezüglich ihrer spezifischen Kosten (€/kWh) teuer und ihre Lebensdauer ist begrenzt. Wasserstoff überzeugt durch eine hohe Speicherdichte (kWh/m3, kWh/kg), der Strom-zu-Strom-Wirkungsgrad ist aber mit 30 – 40 % vergleichsweise gering.
Prof. Weiß erinnerte deshalb an lang bewährte und verfügbare Speichertechnologien, wie z. B. Pumpspeicherkraftwerke, die einen hohen Speicherwirkungsgrad, lange Lebensdauern und geringe spezifische Kosten ermöglichen. Andere Bespiele sind Schwungradspeicher oder auch Druckluftspeicherkraftwerke. Ein neuer Ansatz, den Prof. Weiß vorstellte, stellen thermische Speicherkraftwerke (Power-to-Heat-to-Power) dar. Im Idealfall wird hierbei mittels überschüssigem grünen Strom Umgebungs- oder verfügbare Abwärme mittels einer Wärmepumpe auf ein höheres Temperaturniveau gebracht und in einem Wärmespeicher (Druckwasser, Stein- oder Betonspeicher, flüssiges Salz etc.) eingespeichert. Wird der Strom beispilesweise nachts wieder benötigt, wird die eingespeicherte Wärme z. B. mit einem ORC-Dampfkraftwerk (ORC = Organic Rankine Cycle) wieder in Strom zurückverwandelt. Theoretisch sind mit einer sogenannten CARNOT-Batterie Wirkungsgrade von 100% möglich, praktisch scheinen 70 % realistisch.
Typisch für eine Hochschule der angewandten Wissenschaften und ganz typisch für Prof. Weiß unterstützte er seine Ausführungen mit verschiedenen kleinen Versuchen (Schwungradauto, Stirlingmotoren etc.) und führte sogar eine Wärmepumpe vor. Dabei erläuterte er auch deren Nutzen bei der Beheizung von Wohngebäuden. Die gut 50 Besucher*innen nutzten im Anschluss des Vortrags noch die Möglichkeit, das Labor für Strömungsmaschinen zu besichtigen.
