Neue Energiespeicher für neue Energien
Im Energiesektor herrscht Bewegung wie nie zuvor: Die erneuerbaren Energien sind auf dem Vormarsch, bis zum Jahr 2020 soll ihr Anteil am Gesamtstrommarkt auf 30 Prozent steigen. Prinzipiell sollte dies kein Problem sein, jedoch hapert es an der Speicherung des Stroms.
Im April beispielsweise ging vor der Nordseeinsel Borkum der erste Offshore-Windpark in Betrieb, er soll jährlich 220 Gigawatt Windstrom liefern. Laut Bundesverband Windenergie deckte die Windkraft bereits 2009 knapp sieben Prozent des deutschen Strombedarfs. Doch noch hat die Windkraft ein Problem, dass sie mit anderen regenerativen Energiequellen wie der Wasserkraft und der Photovoltaik teilt: Der produzierte Strom lässt sich nicht effizient genug speichern. Wenn der Wind ordentlich weht, oder die Sonne sich in den Photovoltaikanlagen spiegelt, steht oft mehr Strom zur Verfügung als gebraucht wird. Diese Überproduktion kommt die Stromerzeuger teuer zu stehen, denn dann sinken die Preise an der Strombörse in den Minusbereich. Das heißt, die Produzenten müssen sogar noch draufzahlen, wenn sie ihre Energie loswerden wollen, berichtet der Wissenschaftsjournalist Bernd Müller in der Oktober-Ausgabe des Magazins "bild der wissenschaft". Ebenso ungünstig ist es aber, wenn sich die Luft nicht bewegt und sich die Sonne hinter den Wolken versteckt: Dann müssen nach wie vor Kohle-, Gas- und Atomkraftwerke die entstehende Lücke schließen.
Weltweit tüfteln Wissenschaftler und Ingenieure darum an einer Lösung, mit der die grüne Energie kontinuierlich verfügbar sein soll - unabhängig vom Erzeugungszeitpunkt, dann, wenn sie gebraucht wird. Bisher bewährte Verfahren bieten jedoch nur begrenzte Kapazitäten. Beispiel Pumpspeicher-Kraftwerke: Steht mehr Strom zur Verfügung als aktuell gebraucht wird, pumpen die Anlagen damit Wasser in höher gelegene Stauseen. Steigt die Energienachfrage, wird es wieder abgelassen und treibt dabei eine Turbine an. Der Energieverlust beträgt bei dieser Lösung gerade einmal 15 Prozent - ein vergleichsweise guter Wert. Aber: "Um eine viertägige Windflaute auszugleichen, müsste man den Bodensee aufs Niveau der Zugspitze pumpen", bringt Roland Hamelmann vom Kompetenzzentrum für Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie der Fachhochschule Lübeck das Problem auf den Punkt.
Mit einer maximalen Jahresleistung von 0,04 Terawatt könnten die deutschen Pumpspeicherkraftwerke nur einen minimalen Bruchteil des deutschen Energiebedarfs decken. Dieser lag 2009 bei 540 Terawatt (eine Zahl mit 17 Stellen) - wohlgemerkt im Jahr der Wirtschaftskrise, als der Energieverbrauch ohnehin sank. In wirtschaftlich guten Jahren stieg er auch schon auf über 600 Terawatt. Zudem wäre die Errichtung riesiger neuer Stauwasserbecken wahrscheinlich politisch nicht durchsetzbar.
Weniger massive Eingriffe in die Landschaft wären bei einer anderen Technologie notwendig, den Druckluftspeichern: Hier liegen die Speicher unter der Erde, gefüllt werden sie mit auf 70 Bar verdichteter Luft. Die dazu notwendige Pumpe wird, ähnlich wie bei den Pumpspeicherkraftwerken, mit der aus Windkraft oder Sonnenlicht gewonnenen Energie betrieben. Lässt man die gepresste Luft wieder ausströmen, treibt sie über eine Turbine einen Generator an.
Allerdings gehen bei dieser Methode rund 60 Prozent der ursprünglich gewonnenen Energie verloren. Optimale Lösungen sehen anders aus.
Zwar soll der Wirkungsgrad der Anlagen langfristig gesteigert und der Verlust auf 30 Prozent reduziert werden, indem die beim Verdichten der Luft entstehende Wärme ebenfalls gespeichert wird. Schließen ließen sich die Lücken, die sich etwa bei einer anhaltenden Windflaute auftäten aber wahrscheinlich dennoch nicht.
