Komprimiertes CO₂ soll bessere Stromspeicher ermöglichen​

Energy Dome hat eine Versuchsanlage in Betrieb genommen, doch die technischen Herausforderungen sind möglicherweise nicht so einfach zu bewältigen.​

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Die Energy Dome-Demonstrationsanlage auf der italienischen Insel Sardinien.

(Bild: Energy Dome)

Von
  • Casey Crownhart

Die Nutzung erneuerbarer Energien nimmt weltweit zu, aber Quellen wie Wind und Sonne stehen nicht kontinuierlich zur Verfügung. Deshalb sind Energiespeicherlösungen gefragt. Bisher werden für die Energiespeicherung in großem Maßstab meist Lithium-Ionen-Batterien verwendet oder Pumpspeicherkraftwerke eingesetzt. Erstere sind allerdings teuer, zweitere sind wiederum nur an bestimmten Orten möglich. Günstige Energiespeichersysteme, die überall eingesetzt werden können, könnten ein neues Potenzial für erneuerbare Energien erschließen.

Das italienische Start-up Energy Dome hat dafür ein ungewöhnliches Speichermedium gefunden und eine Testanlage gebaut, in der von kommerziellen Anbietern bezogenes Kohlendioxid für die Energiespeicherung zum Einsatz kommen soll. Die Demonstrationsanlage wird derzeit getestet und soll Energy Dome zufolge bald Energie sicher und kostengünstig speichern.

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Die Komprimierung von Gasen zur Energiespeicherung ist an sich nicht neu. Seit Jahrzehnten pumpt eine kleine Zahl von Anlagen weltweit Luft unter Druck in riesige unterirdische Kavernen und nutzt es anschließend zur Stromerzeugung in einem Erdgaskraftwerk. Energy Dome entschied sich jedoch aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften für Kohlendioxid.

Wird das Gas unter ausreichend hohen Druck gesetzt, wird es flüssig. Das ist bei Luft nicht der Fall, es sei denn, sie wird auf extrem niedrige Temperaturen heruntergekühlt. Das flüssige Kohlendioxid passt in kleinere Stahltanks, die sich überall dort, wo erneuerbare Energien erzeugt und genutzt werden, aufstellen lassen.

Beim Energy Dome-Design hält eine flexible Membran das Kohlendioxid in einer riesigen Kuppel unter niedrigem Druck. Ist überschüssiger Strom verfügbar, wird das Gas durch einen Kompressor geleitet, um einen hohen Druck zu erreichen. Bei diesem Prozess entsteht auch Wärme, die ebenfalls gespeichert wird. Wird dann Energie benötigt, lässt sich die gespeicherte Wärme zur Erwärmung des Kohlendioxids nutzen, das sich ausdehnt und eine Turbine zur Stromerzeugung antreibt.

Energy Dome-Geschäftsführer Claudio Spadacini zufolge sollen die ersten Großanlagen nur knapp 200 Dollar pro Kilowattstunde (kWh) kosten, verglichen mit etwa 300 Dollar pro kWh für ein Lithium-Ionen-Energiespeichersystem. Die Kosten könnten sogar noch weiter auf etwa 100 Dollar pro Kilowattstunde sinken, wenn das Unternehmen es schafft, einige Dutzend Großanlagen zu errichten.

Das Konzept der komprimierten Kohlendioxidspeicherung ist "wirklich vielversprechend", sagt Edward Barbour von der Universität Loughborough in Großbritannien. Der Energiesystemforscher geht allerdings davon aus, dass das Unternehmen mit einigen erheblichen technischen Herausforderungen konfrontiert sein wird. Dazu gehöre etwa die Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit der Wärmetauscher über die jahrzehntelange Lebensdauer der Anlage.

Die Demonstrationsanlage, in der Energy Dome vor kurzem mit den Versuchen begonnen hat, hat eine Kapazität von vier Megawattstunden. Das ist genug, um ein durchschnittliches Haus in den USA für viereinhalb Monate mit Strom zu versorgen. Spadacini sagt, dass Energy Dome nach der Inbetriebnahme der Demonstrationsanlage schnell zu Anlagen im kommerziellen Maßstab mit einer Kapazität von 200 MWh übergehen will. Der Baubeginn wird bereits für das kommende Jahr an einem Standort in Italien angestrebt.

Die technischen Herausforderungen seien "nicht unüberwindbar, aber auch nicht unbedeutend", sagt Barbour. Das bedeutet, dass der von Spadacini angegebene Zeitrahmen für den Scale-up möglicherweise nicht realisierbar ist, gibt Barbour zu bedenken. "Ich denke, es gibt noch einige Probleme, die gelöst werden müssen und die ein wenig länger dauern könnten."

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(vsz)