Ab Frühjahr 2017 wollen Forscher Energieumwandlung von Strom zu Wärmespeicherung und zurück erproben
Siemens entwickelt eine neue sparsame Speichertechnologie: Mit Basaltsteinen will der Weltkonzern ab 2017 überschüssigen Windstrom speichern, um ihn bei Flaute ins Netz zu speisen. Gemeinsam mit der Technischen Universität Hamburg (TUHH) und dem städtischen Energieversorger Hamburg Energie forscht das Unternehmen an der Speicherlösung, die Maßstäbe bei der Wirtschaftlichkeit setzen soll.
Überschüssige Windenergie lagert beim Projekt Future Energy Solution, kurz FES, in Wärme umgewandelt in einer Steinschüttung, die mit einem Isoliermantel geschützt ist. Bei zusätzlichem Strombedarf wandelt eine Dampfturbine die Wärmeenergie zurück in Strom. Das einfache Prinzip dieses Speichers verspricht einen äußerst kostengünstigen Aufbau.
Aktuell betreibt Siemens in Hamburg-Bergedorf einen Testaufbau des FES. Dort erforscht das Unternehmen gemeinsam mit Wissenschaftlern des Instituts für Thermofluiddynamik der TUHH, wie das Laden und Entladen des Speichers besonders effizient gestaltet werden kann. Die Anordnung der Schüttung und die Form des umgebenden Isolierbehälters haben dabei einen wesentlichen Einfluss. Getestet wird der Speicher mit Temperaturen von mehr als 600° C. Ähnlich wie ein Heißluftfön bringt ein Gebläse mittels elektrisch erhitzten Luftstromes die Steine auf Temperatur. Beim Ausspeichern erhitzen die heißen Steine wiederum den Luftstrom, der dann einen Dampfkessel beheizt, dessen Druck über eine Turbine einen Generator antreibt.
Rückverstromung fehlt noch
Weil in dem aktuellen Testaufbau lediglich die thermischen Voraussetzungen des Speicherverfahrens erprobt werden, fehlt dort die Rückverstromung. Die komplette Energieumwandelung vom Strom zur Wärmespeicherung in der Steinschüttung und wieder zurück zum Strom wollen die Forscher ab Frühjahr 2017 erproben. Dann entsteht ein vollständiger thermischer Speicher auf dem Gelände der Aluminiumhütte Trimet in Hamburg-Altenwerder südlich der Elbe an der Autobahn A7. Die FES im Vollformat wird etwa 36 Megawattstunden (MWh) an Energie speichern können – in einem Behälter mit rund 2.000 Kubikmetern Gestein. Über einen Kessel erzeugt die darin gespeicherte Wärme so viel Dampf, dass eine Siemens Kompakt-Dampfturbine damit bis zu 24 Stunden lang eine Leistung von bis zu 1,5 Megawatt Strom erzeugen kann. Die Forscher rechnen damit, bereits in diesem frühen Entwicklungsstadium einen Wirkungsgrad von rund 25 Prozent zu erzielen. Das Konzept bietet künftig ein Potential für Wirkungsgrade um 50 Prozent. Der Partner Hamburg Energie wird geeignete Vermarktungsmöglichkeiten für die Speicherenergie untersuchen.
„Die Technologie unseres FES-Speichers setzt bewusst auf größtenteils bewährte Technik“, sagt Siemens Projektleiter Dr. Till Barmeier. „Weil wir hier mit erprobten thermischen Komponenten und einer seriengefertigten Dampfturbine arbeiten, können wir innerhalb weniger Jahre eine praxistaugliche Lösung anbieten. Schon in rund 15 Monaten geht unsere vollständige Versuchsanlage in Betrieb.“
Während viele andere Speicher hohe Kosten verursachen oder nur begrenzte Speicherkapazitäten erlauben, lässt sich die FES-Technologie in unterschiedlichsten Größen und Leistungsklassen anwenden und bleibt dabei stets äußerst wirtschaftlich. Lediglich der Raumbedarf des steingefüllten Isolierbehälters setzt dem Konzept Grenzen.
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