Stromspeicherung von nachhaltiger Energie

Äpfel, Rhabarber und riesige Betonkugeln am Meeresgrund – Was hat das alles mit Strom und Energie zu tun? Es sind einige mögliche Ansätze, die die Forschung derzeit beschäftigen und  die Energiewende weiter vorantreiben würden – genauer: wie sich Energie aus nachhaltigen Quellen effizient speichern lassen könnte.

Das Versorgungsnetz aus nachhaltigen Energiequellen wie Windkraftanlagen und Solarparks wird stetig ausgebaut. Allerdings wird nur Strom erzeugt, wenn entsprechend Wind weht oder die Sonne scheint. Eine der großen Herausforderungen ist die Speicherung der so erzeugten Energie für den späteren Abruf bei Bedarf – und dies ist ein entscheidender Baustein in der Energiewende.

Aktuell wird bei der Speicherung vor allem auf indirekte Stromspeicher wie Pumpspeicherkraftwerke gesetzt: Dabei wird der erzeugte Strom dazu genutzt, um Wasser durch Pumpen eine Anhöhe hinauf zu transportieren. Wird dann zu einem späteren Zeitpunkt Strom benötigt, lässt man das Wasser wieder zurückfließen und treibt damit Turbinen an, die wiederum Generatoren antreiben und damit Strom erzeugen.

Nach einem ganz ähnlichen Prinzip könnte die Energie aus Offshore-Windanlagen zukünftig gespeichert werden. Denn aktuell liegt ein Problem der Windkraftenergie darin, dass etwa bei Stürmen, also wenn potentiell besonders viel Energie erzeugt werden könnte, die Rotoren angehalten werden müssen.

Die Lösung: Hohlkugeln auf dem Meeresgrund, nach dem Prinzip eines Pumpspeicherwerks. Einströmendes Wasser treibt eine Turbine an, die Strom erzeugt. Bei einem Überschuss an elektrischer Leistung wird das Wasser wieder teils oder ganz aus der Hohlkugel gepumpt.

Ein Pilotprojekt hat dieses System bereits erfolgreich im Bodensee getestet.

Die altbekannten Stromspeicher sind langjährig erprobt. Ihr Einsatz als Speichermedium in der Energiewende scheiterte bis dato an ihren begrenzen Speicherkapazitäten und den Herstellungskosten. Und hier kann nun Obst und Gemüse ins Spiel kommen: Forscher fanden heraus, dass der in Äpfeln erhaltene Kohlenstoff eine besondere Mikrostruktur aufweist. Dieser würde sich als kostengünstiges Anodenmaterial für Natriumionenbatterien eignen. Auch Maiskolben, Bananen, Pomelo- oder Erdnussschalen kämen in Frage, aktuell wird weiter in diese Richtung geforscht.

Sogenannte Redox-Flow-Batterien zählen zu den heimlichen Stars der Energiewende. Sie lassen sich nämlich im Gegensatz zu den Exemplaren im oberen Absatz in nahezu jeder beliebigen Größe bauen, da sie den elektrischen Strom in Elektrolytflüssigkeit speichern. So ließe sich die überschüssige Energie aus Wind- und Solarparks etwa in unterirdischen Tanks speichern.

Und hier kommt der Rhabarber ins Spiel: Er enthält Stoffe mit vergleichbaren Eigenschaften, wie die bis dato verwendeten teuren Vanadiumsalze. Damit ließen sich die Kosten auf rund ein Drittel reduzieren: Allerdings müsste die Forschung die organische Verbindung des Rhabarbers noch weiter stabilisieren, um eine für den kommerziellen Bedarf ausreichende Menge an Ladezyklen zu ermöglichen.

Bis diese Ideen zur Ausreife kommen und flächendeckend eingesetzt werden können, wird wohl noch einige Zeit vergehen. Allerdings fanden australische Forscher erst vor kurzem heraus, dass – entgegen bisheriger Annahmen – es weltweit mehr als genügend Standorte für den Bau der bewährten und kostengünstigen Pumpspeicherkraftwerke gibt.