Theorie sagt Wirkungsgrade voraus
Wie die Fachzeitschrift Physical Review Letters berichtet, hat der Maschinenbauingenieur Professor André Thess von der Technischen Universität Ilmenau nun erstmals eine vereinheitlichte Theorie vorgestellt, welche die Wirkungsgrade von SWS-Energiespeichern mit einer einfachen Formel für beliebige Wärme- und Kältespeichermedien vorhersagt. Während bisherige Theorien der SWS-Energiespeicher auf zahlreichen speziellen Annahmen beruhen, bedient sich die neue Theorie der Methode der endoreversiblen Thermodynamik. Diese Methode greift nur auf wenige fundamentale Postulate zurück und ist deshalb von großer Allgemeinheit. Überraschenderweise ist die neue Wirkungsgradformel recht einfach. Zudem hängt sie – ähnlich wie die in Expertenkreisen bekannte Carnot-Formel – nur von zwei Temperaturen ab: der Außentemperatur und der Wärmespeichertemperatur.
Die Speicherformel stellt zwar kein exaktes Abbild eines realen SWS-Energiespeichers dar, doch erlaubt sie eine grobe Abschätzung der Energiespeicherkapazität verschiedener Bauformen. Würde man beispielsweise den Berliner (Günther-Jauch-)Gasometer mit Wasser füllen und als Speicherbehälter für einen SWS-Energiespeicher verwenden, könnte man darin etwa 0,6 GWh Elektroenergie speichern. Dies würde ausreichen, um die Bewohner einer Großstadt wie Jena einen Tag lang mit Strom zu versorgen.
Auf die Frage nach dem genauen Wirkungsgrad antwortet Professor Thess: „Es hat wenig Sinn, Zahlen zu nennen, ohne gleichzeitig die Investitionskosten zu beziffern. Ein billiger Speicher mit dreißig Prozent Wirkungsgrad kann unter Umständen wirtschaftlicher sein als ein teurer Speicher mit sechzig Prozent“. Jedenfalls verrät die Speicherformel, dass sich in einem Kilogramm Wasser durch Erwärmen mindestens zehnmal mehr Elektroenergie speichern lässt, als beim Anheben in einem Pumpspeicherwerk um 300 Meter. Die Speicherformel zeigt auch die Zunahme von Wirkungsgrad und Speicherdichte mit höherer Speichertemperatur. Deshalb gibt es parallel zu geplanten SWS-Energiespeichern auf Wasserbasis auch Überlegungen für Salzschmelzen oder Gesteinsschüttungen als Speichermedien.
Künftige Pilotanlagen werden zeigen, ob die Speicherformel korrekt ist. Ein Vorteil der SWS-Technologie liegt indessen schon jetzt auf der Hand: Sie erfordert im Gegensatz zu Batterien keine teuren oder seltenen Materialien wie Lithium, sondern im einfachsten Fall nur Wasser und CO2.
->Quelle(n): pro-physik.de; prl.aps.org; tu-ilmenau.de