Energiegroßspeicher ohne Wasser und Batterien

Bild: Rombach & Haas

Alternativen zu Pumpspeicherkraftwerken und chemischen Speichern sind gefragt

Nicht nur die Realisierung von neuen Pumpspeicherkraftwerken stößt auf Widerstand der Bevölkerung, sondern auch die Nutzung der vorhandenen wird immer schwieriger, denn sie passen nicht mehr in das aktuelle deutsche Strommarktdesign. Sie kommen daher weniger häufig zum Einsatz als in der Vergangenheit, als sie in erster Linie als Reserve für zentrale thermische Großkraftwerke geplant und eingesetzt wurden.

Bei chemischen Speichern jenseits der privaten PV-Speicheranlagen von Eigenheimbesitzern tun sich viele Marktteilnehmer heute noch schwer. Speicherprojekte der Versorger kommen meist nur mit staatlicher Förderung zum Laufen. Hier fehlt gerade bei kleineren Versorgungsunternehmen oftmals die Erfahrung oder auch der Mut. Ein positives Beispiel für ein Speichersystem auf der Niederspannungsebene, wo die meisten PV-Anlagen einspeisen und die meisten privaten Endverbraucher mit Strom beliefert werden, ist der "SchwarmSpeicher Allgäu".

Zu den Herausforderungen der Pumpspeicherkraftwerke zählt der hohe Aufwand für Planung und Bau der Kraftwerke und ihre nach dem Bau auf Jahrzehnte nicht mehr veränderbare Stationierung. Wenn es jetzt mechanische Speicher gäbe, die bei Bedarf zu verlagern wären und ohne Abhängigkeit von der örtlichen Topografie auch im Flachland und in der Nähe von Windkraftanlagen zu installieren wären, wäre dies eine Lösung. Das Prinzip für solche Speicher ist schon lange bekannt und hing früher in fast jedem Schwarzwälder Bauernhof.

Die Schwarzwälder Wanduhren, zumeist bekannt in der Ausprägung der Schwarzwälder Kuckucksuhren, kennen das Speichersystem mittels Gewichten schon seit langer Zeit. Da erfolgt der Antrieb ganz ohne Batterie über ein Gewicht, das an einer Kette hängt und zumeist vom Großvater gewartet wird, der dafür sorgt, dass das Aufziehen nicht vergessen wird.

Die "große Uhr" aus der Schweiz als Energiespeicher

In der Schweiz wurde diese Idee eines Speichersystems jetzt weiterentwickelt und in eine völlig neue Größenordnung skaliert. Man nutzt dabei zwar wie bei den in den Alpen weitverbreiteten Pumpspeicherwerken die Umwandlung von elektrischer Energie in Lageenergie zur Speicherung und bei Bedarf dann den umgekehrten Ablauf die Schwerkraft, um wieder Strom zu erzeugen.

Das Unternehmen Energy Vault mit Sitz in Lugano im Tessin hat mit seiner Idee, Betonblöcke mit billigem Strom an Kränen in die Höhe zu ziehen und bei Strombedarf diese wieder herabzulassen und damit Strom zu erzeugen, international große Aufmerksamkeit vor allem in Länder erzielt, die auf den Einsatz von erneuerbaren Energien setzen und diese mit entsprechend groß dimensionierten Speichern grundlastfähig machen wollen und sich dabei mit der Herausforderung konfrontiert sehen, kein Gebirge zur Verfügung zu haben oder an einem Standort zu arbeiten, an welchem die Bevölkerung den für ein Pumpspeicherkraftwerk nötigen Eingriff in die Natur nicht zulässt.

Ein neu entwickelter über 80 Meter hoher Kran im sogenannten Energy Vault Tower sowie eine spezielle Steuerungssoftware sorgen dafür, dass die bis zu 35 Tonnen schweren Betonblöcke heraufgezogen und wieder herabgelassen werden. Die Steuerung kann je nach dem im Einsatzgebiet herrschenden Strommarktdesign, vom Netz direkt und automatisch angefordert werden oder vom Verteilnetzbetreiber oder den Übertragungsnetzbetreibern einzeln angefordert werden.

Die mögliche Speicherkapazität erreicht nach Angaben des Anbieters je nach Auslegung 20, 35 oder 80 MWh bei einer Dauerleistung von 4 bis 8 MW in einem Zeitraum von 8 bis 16 Stunden. Die Kosten je Kran werden mit 5 bis 10 Millionen US-Dollar angegeben und die Installationszeit vor Ort mit etwa drei Monaten. Die Investitionskosten beziffert Energy Vault mit weniger als 250 US-Dollar je Kilowattstunde und sieht sich damit gegenüber einem Pumpspeicherwerk mit 270 Dollar je kWh als durchaus wettbewerbsfähig.

Wie sich das System bei widrigem Wetter wie Stürmen mit hohen Windgeschwindigkeiten verhält, ist bislang noch nicht bekannt. Möglicherweise müssen dann die Gewichte herabgelassen werden, wobei sich die Frage stellt, wie die erzeugte Energie dann abgeführt werden kann und wie schnell dies erfolgen kann.

Nach vorliegenden Unterlagen können mehrere Kräne in einem aus einzelnen Fertigteilen aufgebauten Energy Vault Tower installiert werden. Der Tower sorgt dabei mit seinem eigenen Gewicht für die Standfestigkeit der Installation. Bislang sind nur Prototypenanlagen in Modellgröße realisiert worden. Das erste freistehende System mit jeweils 35 Tonnen schweren Betonblöcken soll noch 2019 in Norditalien entstehen.

Was auf den ersten Blick den Anschein eines Metallbaukastens früherer Jahrzehnte erweckt, könnte den Einsatz der durchaus volatilen Erneuerbaren erleichtern, weil die Kosten einer Reserveleistung deutlich günstiger ausfallen könnten, als dies mit den bislang eingesetzten Techniken möglich ist. Die leichte Skalierbarkeit und die einfache Installation der Enerie Vault Tower könnten durchaus zu Energiewende, weg von den fossilen Energien hin zu Windkraft und PV beitragen. (Christoph Jehle)