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#205 Nischen-Energiespeicher · KLIMA UND KOHLE

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Doch zusammen zu einer neuen Ausgabe von Klima und Kohle.
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Es gab vor kurzem eine Frage in den Kommentaren zu
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einer der vorherigen Folgen.
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Die Frage war, ob ich mal was zu
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ich sage mal Nischen-Energiespeichern machen kann.
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Also ohne Druckluftspeicher und Gravitationsspeicher,
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also Speichermöglichkeiten für Energie.
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Und zwar nicht nur elektrische Energie, sondern auch für Wärmeenergie,
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die nicht so ganz im Fokus in der Diskussion sind.
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Wir reden immer nur über die Batteriespeicher, also Lithium-Ionen oder auch
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perspektivisch dann mal Natrium-Batterien oder Batterien auf Natrium-Basis
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und Wasserstoff als gasförmiger Energieträger und Energiespeicher.
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Aber es gibt die ganze Reihe an anderen Speichern und das,
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wo in dieser Folge mal ein bisschen beleuchten, was möglich ist.
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Was kriegen wir heute schon
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und wo steckt vielleicht auch noch ein bisschen Potenzial drin?
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Denn was genau wir machen Gravitation, also mechanische Speicher
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und Schwungrad gespeicherte Energie in etwas, was sich dreht.
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Wir können in Druckluft speichern.
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Sehr interessantes Konzept, hat auch großes Potenzial.
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Dann gibt es die Möglichkeit, Wasserstoff in organischen Verbindung zu speichern.
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Also nicht als Gas, sondern wir verpacken den Wasserstoff
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in einer organischen Verbindung.
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Ist ein sehr interessantes Konzept, ist
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dann, was kommerziell schon eingesetzt wird saisonale Wärmespeicherung
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im großen Maßstab, Ansatz und neuer Latentwärme.
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Also dass wir die Energie nutzen, die beim Phasenübergang
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von der flüssigen Phase von Wasser hin zu festen
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Phase zum Eis frei wird, dass man die nutzen kann.
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Das war gleich noch mal was, so die Speicherdauer.
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Was sind die Kosten denn das, das Entscheidende?
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Was kostet mich eine Kilowattstunde Energie in diesen Energieformen?
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Das wollen wir dieser Folge mal etwas genauer
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beleuchten.
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Was ist das Problem?
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Also wir müssen
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Energie nicht nur
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kurzfristig speichern, dafür sind Lithium-Ionen-Batterien
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perfekt geeignet, sondern wir brauchen diese saisonale Speicherung.
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Das wäre wirklich dann über mehrere Wochen oder Monate, dass wir Überschussenergie
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im Sommer aus der Photovoltaik nehmen und in den Winter verschieben.
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Aber es wäre auch ganz gut, wenn wir es allein mal ein paar Tage schaffen.
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Thema Dunkelflaute, also dass wir Energie zwischenspeichern.
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Und wenn wir dann wenig Sonnenenergie haben und auch wenig
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Wind, weht da ja der Name der Dunkelflaute,
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dass wir dann über die Runden kommen und nicht
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fossile Kraftwerke anschmeißen, die wir heute noch zur Verfügung haben,
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sondern dass wir dann auf Speicher zurückgreifen können.
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Ein paar Kennzahlen Was müssen wir leisten?
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Also was müssen diese Speicher bereitstellen?
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Da müssen wir über zwei Dinge unterscheiden.
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Einmal die Leistung, also
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ich sage mal die
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Dicke des Rohres und dann die Energiemenge.
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Das ist dann schon mal so die Badewanne, Wie viel Wasser passt in die Badewanne?
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Das ist dann die Kapazität, entspricht dann der Energie.
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Und wie schnell kann ich Wasser reinlaufen lassen oder rauslaufen lassen?
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Das ist dann die Leistung, die ich ein oder abführen kann.
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Und wir müssen oder wir haben in Deutschland
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im Winter die höchsten Lasten, also den höchsten Strombedarf,
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so bei rund 75 Gigawatt Stand heute.
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Das wird natürlich mehr perspektivisch, wenn wir auf die Elektromobilität setzen
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und die Wärmepumpen setzen.
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Denn vor allem mit den Wärmepumpen
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brauchen wir natürlich dann viel mehr elektrische Energie.
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Jetzt kann man da rechnen. Wie viel brauchen wir?
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Haben wir ja schon mal diskutiert hier in der Reihe
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landen wir bei 1000 Landen, über 1500 Megawattstunden.
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Also verdoppeln oder verdreifachen wir den Strombedarf.
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Und entsprechend wird natürlich auch die Last steigen
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im Moment.
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Die Tallast, also die das Minimum der elektrischen Leistung, die wir abrufen
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in dem Zeitraum, aber nicht so ungefähr bei 35 Gigawatt,
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nur so, dass quasi die Leistung, die wir permanent mindestens brauchen
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und dazwischen schwankt das halt immer zwischen diesen 35 und 75
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Gigawatt mal so grob gerundet.
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Das wird sich nach oben schieben, wenn wir die Energiewende vorantreiben,
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wenn wir die Elektrifizierung unserer Prozesse,
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ob das jetzt im privaten Bereich
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oder im industriellen und gewerblichen Bereich machen, das geht rauf.
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Und wenn es dann heißt, wir brauchen jetzt fünf 70 Gigawatt oder
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im Jahr 2045 150 Gigawatt, dann müssen die Energiesysteme,
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vor allen Dingen die Speicher, diese Leistung auch bereitstellen
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und nicht nur für eine Stunde, sondern im bösen Fall mal für einen halben Tag,
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weil diese 50 Gigawatt, die liegen dann halt auch ein paar Stunden an.
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Auf der anderen Seite haben wir natürlich im Moment und jetzt,
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man merkt das jetzt schon, Ostern ist vorbei, da hat man Tage
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mit wenig Strommast wollen einfach viele Feiertage sind.
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Nun sind wir ja bei diesen 35 Gigawatt und gleichzeitig scheint die Sonne schon,
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dass wir das die Photovoltaikanlagen insbesondere einspeisen,
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so dass wir mehr elektrische Energie aus der Photovoltaik bekommen,
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als wir brauchen.
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Es machen nur wir schieben den Strom die Nachbarländer
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über Sinn und Unsinn haben wir schon paar mal diskutiert.
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Es wird auch weiter Thema bleiben, wo wir es heute aber nicht noch mal angucken.
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Was man aber feststellt ist, dass wir allein
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mit dem ersten Quartal, also von Januar bis 1.
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Januar bis 31.
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März, also die ersten drei Monate hatten wir im ersten Quartal 2025,
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also letztes Jahr rund 60 Stunden
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einen Der Strompreis an der Börse von 0 € pro Megawattstunde oder darunter.
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Also negative Strompreise.
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Dieses Jahr also 2026.
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Genau so, das waren auch ziemlich genau 60 Stunden
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mit Negativen oder Strompreisen gleich null.
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Das heißt, der Strom war in diesem Moment nichts wert.
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Das ist perfekt,
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um diesen Strom zu nutzen, der an der Börse nichts kostet.
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Der kostet immer was, weil wir natürlich
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andere Kostenaspekte berücksichtigen müssen.
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Aber an der Börse wird er dann für 0 € gehandelt.
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Ja, um diesen.
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Wie perfekt ist die Konstellation?
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Ich habe einen Speicher und ich kann ihn füllen.
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Muss ich auch was dafür bezahlen? Muss im
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noch schöneren Fall jetzt als Betreiber eines Speichers ist
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natürlich, wenn ich Geld dafür bekomme, wenn der Strom
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negativen Strompreis hat.
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Auch das wird sich perspektivisch wieder normalisieren.
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Aber das ist heute die Situation.
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Lithium-Ionen-Akkus werden sehr schnell sehr günstig.
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Auch das ist sehr attraktiv als Speicherlösung.
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Aber das ist halt nur eine Verschiebung von 12:00 in den Abend.
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Wo in Kalifornien sehen wir es mittlerweile sehr gut irgendwie.
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Es geht die
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Energieversorger in Kalifornien geschafft haben,
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diese Mittagspeak abzumildern, indem sie die Energie speichern
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in Großbatterien und in die Abendstunden schieben, dort wieder
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ausspeichern, damit Gaskraftwerke ersetzen.
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Das geht, das ist der Standard.
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Jetzt wollen wir das aber mal uns angucken,
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ob vielleicht nicht auch andere Speichersystem interessant sind.
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Fangen wir mal schrittweise an,
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pickt uns mal
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ein paar Aspekte raus, mal tiefer, mal nicht so tief.
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In so ein bisschen auch.
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Aber wie groß das Potenzial ist.
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Schritt eins Gravitationsspeicher, also
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Betonklötze als Batterie.
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Was nutzen wir aus?
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Die Schwerkraft eh gleich immer.
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Geh mal haben also die Energie, die wir speichern, der hängt von der Masse ab.
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Also wie schwer ist etwas dann von Erdbeschleunigung
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9,81 Meter pro Sekunde Quadrat und erhöht den Höhenunterschied.
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Das nutzen wir in Pumpspeicherkraftwerken.
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Das ist nichts anderes als eine besondere Form des Gravitationsspeichers.
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Das muss man den Fluss
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oder Laufwasserkraftwerken also wenn man Fluss aufstauen,
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dann geht man den Höhenunterschied und die Masse,
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die wir dann entsprechend heben oder
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entsprechend senken.
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Je größer die Masse ist, desto größer die Energie, die wir speichern können.
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Und wir brauchen einen großen Höhen.
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Also 10 Meter ist nix.
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Der Unterschied von Pumpspeicherkraftwerk
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ist, wir haben jetzt kein Wasser, was wir hoch und runter pumpen.
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Obwohl du Wasser halten.
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Sehr dankbarer Energieträger dafür ist, sondern wir nehmen ist der Massen.
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Da gibt es verschiedene Ideen, also dass man irgendwie Verbundstoffe
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nimmt aus irgendwelchen Altmaterialien, die man nicht mehr brauchen kann.
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Nur dass man sagt, um so eine Art der Verwertung von Altmaterialien,
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also der Schweiz, gibt es so Ansätze,
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weil man Bauschutt nimmt, Flugasche zu.
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Auch der kleine Windturbinen Flügel die man dafür einsetzt,
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mit den alten Dingern nicht so genau weiß, wie man die sauber recyceln soll.
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Das ist sehr aufwendig, also kann man einen Container in Anführungszeichen
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und dann haben wir eine Masse, die wir dann hoch und runter ziehen können
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in Rodung.
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In China gibt es also kommerzielle Anlage, die in der Lage ist,
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25 Megawatt Leistung
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zu erbringen und 100 Megawattstunden elektrische Energie zu speichern.
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Nur das ist schon gar nicht schlecht.
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Wirkungsgrad liegt so ungefähr bei 80
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81 %.
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Das ist schon ganz interessant.
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Der Vorteil, warum der Vorteil von solchen.
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Gravitationsspeichern ist halt da ist
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die entsprechenden hat man immer die Zyklen sage wie oft kann ich meinen
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Speicher laden entladen, merkt man ja bei meinem beim Smartphone.
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Irgendwann lässt die Batterie doch mal nach, weil sie einfach degradiert.
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Das ist bei solchen Gravitationsspeichern
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sehr sehr geringer Wert.
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Diese Degradation nur beim Lithium-Ionen-Akkus.
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Man kennt das, wenn das in ihr Alter, wo man es viel benutzt, viel entlädt,
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dann führt das dazu,
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dass die Batteriekapazität nach und nach sinkt.
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Wobei der Verlust jetzt auch nicht so riesig groß ist.
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Ein weiterer, weil
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Tritt und das ist für uns in Deutschland sicherlich interessant, sind
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diese Gravitationskraftwerke
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in alten Bergwerksstollen zu nutzen, haben wir ja riesige Höhenunterschiede.
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Also Ruhrgebiet über ein Kilometer tief gebuddelt.
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Jetzt wär's doch perfekt.
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Man sagt immer Geh mal!
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Das heißt, wenn wir schon mal
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einen Kilometer Höhenunterschied hätten, da kann man schon was machen,
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wenn man da noch schwere Gewichte hat in der Größenordnung von 12.000 Tonnen.
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Oder wie ich die Klötze, die wir einen Kilometer rauf und runter heben,
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da kann man noch was mitmachen.
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Gibt so die ersten Ansätze in Edinburgh
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gibt es war's und in Finnland
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ist aber ja.
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Klingt total super.
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Ist aber wirtschaftlich schon sehr sehr aufwendig.
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Also Vorteil ist natürlich, diese Kraftwerke sind sehr schnell
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einsatzfähig, das heißt ich kann sehr schnell,
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muss Gewicht fallen lassen oder mit Elektromotoren hochziehen.
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Noch daher die Frage über wie schnell können solche Systeme reagieren
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Auf Frequenzschwankungen im Netz hat wir jetzt auch mit dem mit der Folge zur
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zum Blackout in Spanien und Portugal.
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Die sind sehr schnell, diese Gravitationssysteme.
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Aber nur so richtig.
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So richtig gut ist das noch nicht.
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Ein sehr interessantes Konzept, was ich spannend finde,
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weil es auf gar keinen Fall ist,
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man mit so einem großen Aufwand hat, ist Wir drehen es um.
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Was umdrehen?
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Wir setzen große Betonkugel auf dem Boden
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von zehn oder mehr.
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Ein Beispiel Das Fraunhofer hat dort Untersuchungen gemacht
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mit Betonkugel auf dem Boden des Bodensees.
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Was ist die Idee?
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Ich habe also eine große Betonkugel, habe dann ein
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eine Pumpe, die drückt das Wasser raus.
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Na, da muss ich dann Energie aufwenden,
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weil natürlich da die Wassersäule
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auf diese Betonkugel unten am Boden des Bodensees
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oder Sees sitzt,
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das dann raus drückt, wodurch zur Folge, dass der Wasserspiegel hier sind.
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Steigt wir jetzt eine Kugel ab, merkt man was am Bodensee
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nicht, dazu ist der viel zu groß.
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Wenn ich
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die Batterie diese Bedingungen entladen will, den Energiespeicher entladen,
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dann lasse ich das Wasser wieder reinströmen
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und durch das Strom treiben und produziere Strom.
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Wo geht es raus?
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Das Wasser aus der aus der Betonkugel und Presse
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Luft rein und da entsprechend hohem Druck natürlich.
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Das führt dazu, dass ich energieeinsparhoch.
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Das geht sehr, sehr schnell,
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so ein Beispiel, wenn wir mal sagen am Bodensee,
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so Rechenaufgabe, ich sag mal Mittelstufe, Physik
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Tiefe Bodensee sind so pi mal Daumen 250 Meter
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dichte Wasser.
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Das sind so 9000 Kilogramm pro Kubikmeter.
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Wir haben die Erdbeschleunigung
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0,81 so nach Rio mit 10 Meter pro Sekunde Quadrat und eine Kugel
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mit einem Durchmesser von 30 Meter Radius, also 15 Meter.
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Es kommen aus. Und was hat die für ein Summen?
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Nur welches Volumen verdränge ich?
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Wenn ich jetzt das Wasser aus der Kugel rauspumpe,
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dann kann man im Druck oder wie auch immer rechnen und am Ende kommt man raus.
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Das sind ganz grob zehn Megawattstunden, die so eine
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Betonkugel mit 30 Meter
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Durchmesser speichern könnte.
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Zur Einschätzung zehn Megawattstunden.
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Das ist der elektrische Energiebedarf von zweieinhalb,
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vielleicht drei Haushalten
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oder?
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Also ist nicht so schlecht, finde ich.
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Ist es auch nicht.
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Wenn man überlegt, wie viel brauchen wir dann
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für ganz Deutschland?
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Da kann man zum Ausrechnen
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ist auch jetzt nichts
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können was Langfristiges sein.
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Dieser Langfristspeicher
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würde jetzt den Bodensee komplett immer um mehrere Meter abheben.
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Also wieso Tidenhub haben Ebbe und Flut auch
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das ist jetzt nicht unbedingt gewollt.
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Das müsste man berücksichtigen bei der Planung.
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Ich finde ein ganz besonderes Konzept, was man auch einfach nur auf dem Prinzip
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der potenziellen Energie.
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Ich drücke das Wasser raus oder lass es rein.
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Strom für eine ganz interessante Idee.
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Technisch nicht ganz so einfach,
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diese 30 Meter Durchmesser Betonkugeln überhaupt erst mal zu bauen.
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Es geht technisch gar nicht so einfach und da unten im
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auf 250 Meter zu verankern.
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Allen ist schon sehr, sehr sehr sehr hoher Aufwand.
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Also die ersten kommerziellen
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Produkte gibt es jetzt bei diesen Gravitationsspeichern.
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Vorteil diese lange Lebensdauer ohne echte.
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Die Gravitation.
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Aber hat die Preissenkung,
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da ist noch nicht so viel Potenzial.
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Also diese Preis-Lernkurve ist zu gering.
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Aber es ist eine Nischentechnologie.
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Probieren wir aus, kann man sich mit denken.
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Da werden aber
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eher wahrscheinlich die Batteriespeicher gegen gewinnen,
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weil es einfach bei diesen Gravitationsspeichern
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Speicherdauer das ist wird.
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Ich sage mal ein halber Tag zwei Stunden ist vergleichbar
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der Konkurrenz ist damit die die Lithium-Ionen-Batterie.
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Nun von daher.
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Na ja, zweiter Punkt der auch mechanisch ist
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das sind Sie sollten Schwungradspeicher.
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Was machen wir?
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Wir lassen etwas drin.
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Also, wir speichern Energie in der Rotation von groß und schweren Objekten.
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Und was mit dem Trägheitsmoment und der Kreisfrequenz zu tun.
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Oder wie schnell dreht es sich?
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Je schneller, desto mehr Energie speichern, und zwar quadratisch.
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Also eine Verdopplung der Frequenz vervierfacht die Energie.
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Wir speichern in diesem System.
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Das macht die Sache schon interessant, vor allem, wenn wir dann.
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Also moderne Rotoren, die es gibt, sind aus Faserverbundwerkstoffen, den normale
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Stahl oder sowas Stahlrad, was wir dann,
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was ich dann ganz schnell dann kann man antreiben mit und Magnetfeld
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verdrehen oder dreht sich mit 50.000 Umdrehungen pro Minute.
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Das hält kein normales Material aus.
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Da brauchen wir schon Spezialwerkstoffe, die diese hohen
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mechanischen Belastungen aushalten.
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Und wichtig ist, das kann man nicht auf Kugellager lagern, dann geht alles kaputt.
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Wir müssen uns in dem Magnetfeld lagern, damit
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das überhaupt so berührungsfrei rotieren kann.
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Der technische Aufwand ist schon ziemlich groß.
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Man kennt das noch früher
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aus der Formel eins Diese KERS-Systeme waren nichts anderes.
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Dass man da die Bremsenergie genutzt hat, in einen Schwungradspeicher gepackt hat
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und dann die Energie wieder freigegeben hat und dann noch mal ein paar PS extra
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zu bekommen für so überholt ist das heute auch anders.
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Aber das waren so der der Ansatz
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Wirkungsgrad ist auch ganz attraktiv
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und auch im Bereich von über 80 %, aber natürlich ein paar Verluste.
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Die entladebare Selbstentladung weiterer
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Kennzahl bei den Energiespeicher oder wie schnell entlädt sich ein Speicher
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in einer Stunde oder an einem Tag?
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Die ist sehr hoch.
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Liegt jetzt bei den Schwungradspeichern bei 3 bis 5 %.
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Aber weil das so kompliziertes, sehr träges System ist,
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Reaktionszeit unter einer Sekunde also vor allem für Netzschwankungen.
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Heißt diese ganzen
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Frequenzschwankungen, die wir in den Netzen haben,
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sind sich im Millimeter
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Millisekunden Bereiche also auch nur in einer Sekunde,
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um einfach schnell auszugleichen.
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Und das können diese Schwungradspeicher perfekt ganz schnell
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Energie aufnehmen, wieder abgeben.
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Das ist aber nichts,
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was uns für diese saisonalen Speicher hilft.
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Nee, wir sind eher bei
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welcher nur Sekunde, vielleicht ein paar Minuten.
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Es gibt kommerzielle Systeme,
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Leistungsklasse,
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Megawatt ist möglich, aber die Kosten sind pro Kilowattstunde
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viel zu hoch, als dass das ein Luut geben kann.
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Dass das jetzt ist für künftige solche Schwungradspeicher.
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In großer Anzahl überall im Land sehen werden.
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Das wird nicht passieren.
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Nächster dritter Speicher
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sind sogenannte Druckluftspeicher.
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Das ist eine sehr interessante Technologie, weil
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komplizierte sie auch nicht aus Marmor.
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Wir nehmen.
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Wir brauchen in einen großen Hohlraum und pressen da
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Luft rein, komprimieren die auf 50 60 bar
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und wenn ihr Energie brauchen, um sie wieder raus,
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die beim Strom trotzdem Turbine an bricht.
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Also die Idee ist sehr sehr einfach.
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Wir haben auch seit es 1978 so ein Pumpspeicherkraftwerk das schon
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Druckluftspeicher wird schon
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wie sie ja so verhaftet hat.
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Diese Begriffe also Druckluftspeicher Huntorf bei Bremen seit 78
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das erste dieser Druckluftspeicher weltweit
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hat 321 Megawatt
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nach der Überarbeitung, die 2006 stattgefunden hat.
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Was passiert dort?
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Wir haben Salzkavernen.
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Könnte man jetzt so ein bisschen aus der Diskussion zu den Gasspeicher.
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Das heißt, wir haben also unterirdisch
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rund 135.000
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Kubikmeter Volumen, in das wir dann die Luft reinpressen
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und dort dann zwischenspeichern können.
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Jetzt gibt es eins bei diesem System zwei Probleme,
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die es bei moderneren Druckluftspeichern nicht mehr gibt.
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Wenn ich die Luft komponiere, kennt man vom Aufpumpen vom Vorderrad.
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Wenn man dann noch von Hand macht das.
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Durch das Komprimieren vor der Luftpumpe entstehen hohe Temperaturen.
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Das passiert dann natürlich auch und die geht jetzt in Huntorf verloren.
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Einfach nur um.
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Die wird nicht irgendwie aufgefangen und anderweitig genutzt.
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Also diese Kompressionswärme ist verloren, also senkt durch den Wirkungsgrad.
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Umgekehrt, wenn ich
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die komprimierte Luft jetzt auf Normaldruck bringe
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und ich schon mal durch die Turbine und weicht dann wieder,
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wird sie sich ab und zwar so stark, dass dann sogar die Turbine einfrieren kann.
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Das ist natürlich nicht das Ziel.
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Was muss man machen?
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Man muss das Gas oder die Luft vorheizen.
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Das macht man, indem man vor der Turbine eine Brennkammer hat.
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Da brauchen wir Erdgas so genau nicht das wir was wir haben wollen.
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Das sind sogenannte diabatische Systeme, die also
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die Abwärme und die zu Wärme, die wir brauchen bei den Wahlen Teilprozessen
21:20
auch immer komprimieren, die Abwärme nicht nutzen und bei der
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Entspannung des Gases bei der Expansion
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dann Energie zuführen, die wir vorher nicht gespeichert,
21:32
sondern dann in dem Moment zuführen müssen, dass ist nicht sinnvoll
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Wirkungsgrade nicht damit
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nur bei rund etwas über 40 %.
21:40
Das ist nicht gut.
21:41
Es gibt Ansätze in China,
21:44
das intelligenter zu machen, indem man
21:47
diese, die diese Kompressionswärme nutzt
21:51
und auch die zwischen speichert, die soll nicht verloren gehen.
21:56
Was tun wir?
21:57
Die werden in sogenannten Salzschmelzen gespeichert.
22:02
Wir nehmen also die Wärme und haben dann
22:06
Salzschmelze.
22:07
Heißt wir wir, wir, wir erhitzen.
22:09
Salze sind halt sehr dankbare System,
22:13
um in Wärmeenergie aufzunehmen.
22:17
Und über Druckwasser kann man es auch machen.
22:20
Und bei der Umkehrung des Prozesses, wenn wir also wieder entladen,
22:25
die Druckluft rausholen, expandieren, nehmen wir
22:29
diese gespeicherte Wärme aus dem System, aus der Salzschmelze
22:35
und erhitzen damit die sich entspannende und damit abkühlende Luft.
22:41
Und das führt dazu, dass wir Wirkungsgrade
22:43
von über 70 % bekommen statt der guten 40 % in Huntorf.
22:48
Na, das wird schon interessant.
22:49
Auch da gibt es die ersten Ansätze.
22:53
Also bei
22:53
Shandong gibt es eins mit 100, mit 300 Megawatt Leistung
22:57
1800 Megawattstunden Speicherkapazität.
23:02
Da gibt es weitere Projekte, die dort in Planung sind.
23:04
Die, die immer größer werden.
23:05
Man kann es halt skalieren, Man braucht halt das Entscheidende.
23:08
Wir brauchen diese Salzkavernen,
23:11
also unterirdische Gesteinsschichten,
23:14
wo wir diese Energie, diese Luft speichern können.
23:19
Da gibt es vor allem in Norddeutschland eine ganze Reihe an Feldern
23:23
und Flächen, die wir nur für Nutzen können und Volumina.
23:27
Ist auf jeden Fall eine sehr interessante Alternative.
23:31
Also ich nutze
23:33
das geht da jetzt sehr stark drauf, weil es halt Langfristspeicher sind.
23:37
Das sind jetzt keine Systeme, die wir nur einsetzen für.
23:43
Wenige Stunden.
23:45
Damit können wir halt auch deutlich über die zwölf Stunden
23:49
im Sommer 24 Stunden 48 Stunden umgehen.
23:52
Das ist
23:54
eine sehr interessante.
23:55
Also wir können es gut skalieren,
23:59
die Kosten sind auch niedrig, sobald wir mal bei so einer Größenordnung
24:02
von acht Stunden Zeit, Verschiebung, Speicherung
24:05
und auch Speicherung Nolan entladen sind, ist ganz interessant.
24:10
Können wir sicherlich nutzen.
24:12
Das wird sicherlich auch weiter ausgebaut.
24:16
Wird man, sind ja Physik auch Grenzen gesetzt.
24:18
Wir müssen mal gucken, was machen wir mit der Abwärme und mit der
24:23
zugeführten Wärme.
24:24
Wir wollen uns das Energieeffiziente ohne dafür fossile Treibstoffe zu sein.
24:28
Das darf auf jeden Fall,
24:31
das darf nicht passieren.
24:32
Deswegen
24:34
also BUGA auf jeden Fall als Lithium-Ionen-Akkus.
24:37
Sobald wir diese acht Stunden, dieses acht Stunden Intervall überschreiten.
24:42
Was die Spannung angeht,
24:44
also als ich sage mal Mittelfristspeicher sehr interessant.
24:49
Wir brauchen aber in der Region dann diese Kavernen,
24:53
denn ohne die geht's nicht.
24:56
Ähnliches Problem wie mit dem Pumpspeicherkraftwerken.
24:59
Auch da ist nach mir Deutschen aber die Topologie nicht.
25:02
Da sind andere Länder
25:03
die sich viel besser an und bieten Norwegen, Schweden, Österreich, Schweiz,
25:08
Brasilien gibt es noch.
25:11
Finde ich eine interessante Technologie.
25:13
Nicht kompliziert etabliert.
25:16
Da lässt sich jetzt sieben ein bisschen was optimieren.
25:18
Aber jetzt geht es um die Skalierung.
25:20
Je größer der Druckluftspeicher,
25:23
desto besser.
25:27
Wird die Speichertechnologie, die auch sehr interessant ist
25:29
und dann den das Thema Wasserstoff in den Blick nimmt,
25:33
ist sogenanntes Liquid Organic Hydrogen Carrier.
25:36
Das sind organische Moleküle,
25:39
also Flüssigkeiten und Kohlenwasserstoffe,
25:42
die in der Lage sind,
25:45
Wasserstoffatome chemisch zu binden
25:49
und wieder abzugeben mit geringem Aufwand.
25:52
Und was machen wir bisher?
25:53
Wir machen die Elektrolyse, benehmen sauber, den Wasser
25:56
knacken das auch in Wasserstoff und Sauerstoff
25:59
und Wasserstoff und so irgendwie speichern als Gas wahnsinnig aufwendig.
26:03
Kleines Molekül, sehr flüchtig
26:07
wird reagiert sehr schnell im Kontakt mit Sauerstoff.
26:09
Die viel beschworene Knallgasexplosion
26:13
ist jetzt na ja, nicht ganz so einfach im Handling.
26:17
Energiedichte ist relativ niedrig.
26:20
Jetzt kann man dieses den Wasserstoff
26:22
aber wenn man ihn kann man ihn also als Trägeröl
26:27
binden, also einen Kohlenwasserstoff
26:32
in dem man
26:34
unter hohen Temperaturen und Druck
26:36
den Wasserstoff in Verbindung bringt mit diesem Trägeröl.
26:41
Das interessante ist ja, dieses Öl ist bei Raumtemperatur flüssig
26:46
und hatten sehr hohe Flamme oder so brennt auch nicht.
26:48
Das heißt wir können dieses Öl und das heißt wir können
26:53
technisch den Wasserstoff daran
26:56
binden, chemisch, Dann haben wir eine Flüssigkeit,
26:59
die können wir transportieren in einem Tanklaster
27:03
und dann würde das den Wasserstoff wieder extrahieren wollen, um damit
27:07
in der chemischen Industrie oder sonst was machen wollen.
27:11
Machen wir die sogenannte Dehydrierung.
27:12
Also entziehen diesem Öl, diesem Trägeröl wieder den Wasserstoff.
27:15
Das passiert bei 250 bis 310 Grad Celsius.
27:18
Dann setzt wird Wasserstoff freigesetzt
27:21
und dieses entladen über einen Tanklaster und fahren wieder zurück.
27:26
Das ist sehr interessant.
27:28
Man erinnert so ein bisschen auch an so Redoxflow-Batterien,
27:32
die will ich jetzt nicht.
27:33
Wurde noch thematisieren, weil
27:35
die sind noch mehr Nische als die, die wir jetzt gerade diskutieren.
27:39
Aber dieses Wort LOHC
27:42
Liquid Organic Hydrogen Carrier sind ganz interessant.
27:45
Das Grundkonzept ist aber noch in der Pilotierungsphase. Gibt
27:51
Unternehmen bei Erlangen.
27:53
Da sind auch ein paar größere Unternehmen investiert,
27:56
um Start-up entstanden. Man
28:00
die Idee ist ganz interessant.
28:03
Der Wirkungsgrad also wir nehmen
28:06
Strom, packen ihn, machen daraus
28:09
Wasserstoff Wasserstoff in
28:12
das Träger und packen Wind, fahren, Trägeröl dehydrieren
28:16
und den Wasserstoff dann wieder Verstromung und Wirkungsgrad von 30 %.
28:22
Ja wobei anders, also besser als wegschmeißen.
28:26
Nur so die gucken wie kriegen.
28:27
Wo kommt der Wärmebedarf her? Also den diese
28:32
Zusammenführen des Wasserstoffs, diese Hydrierung,
28:35
die ist exotherm, da wird Wärme bei frei oder
28:37
das reicht noch wichtig zu sagen und so sondern exothermer Prozess
28:41
was das Hydrieren das die Verbindung Wasserstoff mit dem Träger wird,
28:45
entsteht bei dem
28:47
aber Wärmeenergie die oder woanders nutzen können.
28:50
Problem ist halt bei der Dehydrierung
28:53
brauchen Temperaturen von 250 bis 310 Grad Celsius.
28:55
Die muss ja irgendwo herkommen, die kann ich jetzt nicht wie vorher
29:00
bei unseren Druckluftspeichern irgendwo
29:04
Salzspeichern, denn am gleichen Ort.
29:07
Der Vorteil,
29:08
bei dem System mit dem LOHC ist, ich kann sie auf verschiedenen Orten machen.
29:12
Ich kann das Gespeicherte
29:14
wunderbar transportieren, weil es eine Flüssigkeit. Ist ist aber,
29:20
wenn man sich die Prognose anguckt, interessant für
29:24
die Wasserstoff-Logistik Langzeitspeicherung ist sicherlich
29:27
auch gut möglich, aber es wird kein
29:30
kein rein Produkt werden.
29:33
Klar ist ja, würde ich ein Tank Lage
29:36
brauchen, Pipelines, Tankwagen, die könnten wir jetzt schon nutzen.
29:39
Wir könnten auch
29:40
interkontinentale, könnten sagen wir produzieren den Wasserstoff in Afrika.
29:46
Wir binden den Wasserstoff in diesen Träger
29:49
Öl und pumpen dann dieses Trägeröl auf Pipelines von Nordafrika nach Europa.
29:53
Und dort wird dann wieder dehydriert.
29:56
Das klingt total super.
30:00
Ist aber noch im Blut Jungs Status.
30:05
Es gibt die ersten Demonstrationen,
30:08
die Kosten sind noch sehr, sehr hoch.
30:10
Speicherdauer nur wirklich Wochen oder Monate.
30:14
Aber da ist noch keine Skalierung.
30:16
Das wird noch dauern.
30:18
Der Wirkungsgrad ist noch zu schlecht.
30:20
Da braucht man halt, um irgendwie eine Lösung.
30:25
Fünf Der Speicher und das ist interessant,
30:28
dass der von Dänemark und Niederlanden schon eingesetzt wird.
30:32
Saisonale Wärmespeicher ich schon mit heruntergeladen
30:37
in einem extra Folge zu Link noch mal in den Shownotes.
30:42
Wir brauchen ja Wärme.
30:43
Das ist das Prinzip Prozent der des Ende.
30:47
Energieverbrauchs ist ja im Wärmesektor
30:50
und wir wollen die Wärme auf der einen Seite erzeugen über Wärmepumpen.
30:53
Dann brauchen wir den Strom effizient aus einer Einheit Strom dann 3
30:57
bis 4 Einheiten Wärme machen können.
31:00
Aber noch interessanter sind natürlich Wärmenetze,
31:05
wo wir dann in der Fläche sind, Schwankungen ausgleichen können.
31:09
Da gibt es saisonale Wärmespeicher,
31:13
die die Energie im Sommer nutzen,
31:19
über solarthermische Freiflächenanlagen.
31:22
Die gibt es tatsächlich von Dänemark, setzt da drauf
31:25
und dann holt man Dänemark gerne nach oben, nördlich von Schleswig Holstein.
31:28
Viele Punkte null, denn da Solarthermie im Sommer ist auch da Sommer
31:34
kann man Wärmeüberschuss, Wärmespeicher.
31:38
Physikalische Prinzip ist,
31:40
dass die gespeicherte Wärmemenge etwas zu tun hat
31:43
mit der Masse oder dem Trägermaterial
31:48
pro Dichte mal Volumen.
31:50
Wir haben die spezifische Wärmekapazität.
31:52
Wasser ist ein super toller Energiespeicher, weil Wärme in Wasser.
32:01
Perfekt gespeichert werden kann.
32:03
Sehr hohe spezifische Wärmekapazität von 4,18
32:07
Kilogramm pro Kilogramm und Kelvin, die die Thermodynamik
32:10
paar Mal gehört haben in ihrem Leben kennen die Zahl sehr gut.
32:15
Also wir können in Wasser, deswegen sitzen wir Wasser immer ein
32:18
als Wärmespeicher.
32:19
Das ist ein sehr,
32:20
sehr dankbarer Energieträger und ein sehr harmloser Energieträger.
32:24
Was bei mir noch die Temperaturspreizung und was sind die Temperaturunterschiede?
32:29
Vorlauf- zur Rücklauftemperatur kennt man aus der Heizung.
32:34
Wir können also
32:36
voll in Wasser nun diese Energie speichern.
32:38
Da gibt es eine Möglichkeit, entweder als Wassertanks zu nehmen,
32:41
das sind dann oberirdische oder ein Teil versenkte Stahlbetonträger,
32:46
die mit Wasser gefüllt werden und isoliert werden.
32:49
Und dann
32:51
kann man in diesen Heißwassertanks
32:55
ganz trivial Wärme speichern.
32:57
Und dann hat jeder zu Hause im Keller Heißwassertank unten.
33:00
Auch da wird dann das heiße Wasser gespeichert für die Dusche
33:04
oder auch für das warme Wasser beim Händewaschen.
33:08
Der Wirkungsgrad ist relativ hoch.
33:10
Hängen davon ab, wie gut kann man isolieren?
33:12
Das ist das A und O, bei hohen Temperaturen aber immer Wärmeverluste.
33:15
Das heißt, wir brauchen eine gute Isolierung.
33:18
Es gibt in Berlin einen Wärmespeicher,
33:23
56.000 Kubikmeter Wasser, 45 Meter
33:27
hoch, geht auf 98 Grad Celsius, also kurz vor dem Siedepunkt.
33:31
Wobei dann das Wasser, die unter Druck gehalten wird.
33:35
Das sind dann Speicher, die man dann so als mehr Tage und Wochen
33:39
Speicher nutzen kann.
33:40
Und so eine saisonale Speicherung bekommen wir da nicht hin.
33:43
Und auch die Investitionen,
33:45
die man tätigen muss pro gespeicherte Kilowattstunde
33:48
ist zu hoch damit also langfristig um sie so nur noch Speicher ist.
33:52
Es gibt dann Erdbeckenspeicher,
33:54
Speicherplattformen, Energy Storage Cities,
33:59
wie Sie sagen, Erfindung der Dänen,
34:01
Aber die haben es tatsächlich flächendeckend.
34:04
Sitzen die das ein?
34:05
Was machen wir mal?
34:06
Eine große Baugrube, zehn, 15 Meter tief.
34:10
Die werden mit einer
34:10
wasserdichten Kunststofffolie ausgekleidet.
34:13
Oben kommt so eine schwimmende Isolierdecke drauf, damit das Wasser
34:17
die hohe Temperatur nach oben nicht abstrahlen können.
34:20
Von nach oben sind dann die Wärmeverlust.
34:23
Dann kann man das Speichern mit Wasser nutzen oder Wasser und Kies
34:26
gemische noch das wir graben die Bewegung in den Boden
34:31
brauchen natürlich große Volumina.
34:34
Das ist immer das Entscheidende, dass das das Verhältnis von
34:38
Oberfläche zu Volumen passt, denn
34:41
die Wärmeverluste gehen über die Oberfläche verloren.
34:44
Wenn jetzt von oberhalb von Quader, also sechs Seiten vorne hinten rum
34:48
und links rechts
34:50
und das Volumen, das ist
34:53
die gibt ja von Energiespeicher kann
34:57
was, muss man halt optimieren, dass man dann
35:00
möglichst große große Becken hat.
35:03
Und tatsächlich haben die Dänen genutzt oder geschafft, dass die Kosten
35:08
bei rund 25, vielleicht 30 € den Kubikmeter sind,
35:12
wenn man kein auf keine aufwändigen Baumaßnahmen.
35:16
Wirkungsgrad liegt so
35:18
schon stark
35:20
spreizen so zwischen 15 bis zu 89 %.
35:23
Also bei Kopenhagen gibt es ein System, was wirklich
35:26
89 % Wirkungsgrad hat.
35:30
Man kann halt zu geringen Kosten große Volumina nutzen,
35:34
um dort mit dem Wasser oder dem Wasser und Kieselsteinen Gemisch zu arbeiten.
35:39
Und wenn man das kombiniert mit einem mit Solarthermie fällen und wir nutzen die
35:43
Sommer Sonneneinstrahlung machen
35:47
daraus Wärme erhitzen, damit dann diese
35:51
Erdbeckenspeicher
35:53
und im Winter ziehen wir diese Wärme raus,
35:58
schieben das in Fernwärmenetz das sind keine Hochtemperaturanwendungen,
36:01
sondern geht es um Raumwärme und oder so unterstützt
36:04
durch eine Großwärmepumpe, die dann das nur annehmen kann.
36:08
Sehr effizient, weil ja mit hohen Vorlauftemperaturen arbeitet.
36:12
Also einer mit 506070 Grad statt nur mit zehn Grad
36:15
aus dem Erdreich haben wir ein riesen Effizienzgibt.
36:18
Das ist sehr interessant.
36:21
Man kann auch noch
36:24
andere
36:25
Energieträger nutzen, also diese Feuer Firmen und Energie soll.
36:29
Das heißt man nutzt unterschiedliche Grundwasserleiter
36:32
als Speicher wie Grundwasser fließt ja im Erdboden im Erdreich
36:36
kann man nutzen, ist aber deutlich aufwendiger.
36:39
Muss er tiefbohren, auch mit Erdsonden speichern kann man es machen,
36:43
dass man dann vertikal in die Tiefe bohrt und über zwei Bohrlöcher
36:47
30 bis zu 200 Meter tief
36:50
und erhitzt dann das Erdreich in der Tiefe zusammen.
36:54
Im Winter zieht man dann die Wärme aus dem Erdreich wieder raus.
36:57
Es ist kein Problem, das ist deutlich aufwendiger.
37:00
Diese Erdbeckenspeicher, die sind wirklich interessant,
37:03
weil sie auch in der Lage sind,
37:07
über Tage,
37:08
Wochen, sogar Monate diese Wärme zu speichern.
37:12
Es ist der günstigste Speicher pro Kilowattstunde, vor allen Dingen halt
37:14
für die Wärmeenergie, um es in der Größenordnung von Megawatt.
37:19
Das macht die Sache auch schon sehr interessant.
37:22
Ich denke, das wird sich durchsetzen.
37:25
Im Zuge von der Wärmewende
37:28
braucht dann irgendwie diese Großen,
37:30
diese großen Grünen, wo man die Wärme dann speichern kann,
37:36
also diese
37:38
Speicher jetzt in Dänemark ja mal so ein Volumen von 200.000 Kubikmeter,
37:43
das sind schon Brecher, da darf man nicht,
37:46
darf man nicht vergessen.
37:49
Ist aufwendig, aber ist so hochinteressant,
37:51
weil wir halt dieses Wärmespeicher Problem haben.
37:53
Und wir können natürlich auch aus Strom Wärme machen und dann da einspeichern.
37:58
Soll ich jetzt nicht so effizient,
38:00
aber wenn wir mit solarthermischen Kollektoren arbeiten,
38:03
das ist eine sehr interessante Alternative und kommerziell
38:07
auch.
38:08
Funktioniert das auch hochinteressant.
38:10
Letzter Speicher auch eher so ein Nischen-Nischen-Speicher ist
38:14
dann der sogenannte Eis-Wärmespeicher oder Latentwärmespeicher.
38:19
Das ist die Idee.
38:21
Man nutzt die Wärme bei der Kristallisation von Wasser.
38:24
Also wenn jetzt Wasser abkühlt bei null Grad Phasenübergang
38:28
von für Sie zu fest wird, haben wir Kristallisationswärme
38:33
und das diese können wir nutzen.
38:35
Also beim Gefrieren von Wasser werden
38:39
pro Kilogramm oder pro Liter Wasser
38:41
334 Kilojoule Energie frei.
38:44
Das ist genau so viel Energie, die ich brauche,
38:48
um 80 Liter Wasser um ein Grad Celsius zu erwärmen.
38:52
Das heißt, dieser
38:55
die Wärmeenergie, die frei wird bei diesem sprozess,
38:59
ist wirklich hoch.
39:02
Das kennt man von diesen Folien.
39:03
Wärmekissen im Winter nennen aber sie diese diese ölige Flüssigkeit.
39:08
Und dann hat man so einen kleinen
39:10
Metallclip drin, den knickt man einmal und dann kristallisiert
39:14
diese diese Flüssigkeit in diesen, in diesen Kissen.
39:18
Und das führt dazu, dass dann Wärme frei wird durch diesen
39:22
physikalischen Wahlgang von flüssig zu fest.
39:25
Wenn ich die wieder aufladen will, was mache ich mit diesen Heizkissen?
39:28
Ich pack die in einen Topf mit Wasser und erhitzt die vorsichtig, so dass die dann
39:35
von der
39:35
Festen in die Füße gefallen und dann mit dem Energie wieder zuführen.
39:38
Das kann ich jetzt hier halt auch machen
39:42
bis man hat solche als Energiespeicher der sich auch im Angebot.
39:45
Das ist aber alles ein Ansatz für
39:49
ein einzelnes Haus
39:51
oder so zehn Kubikmeter Eiswasser Speicher.
39:55
Da gehen so 1200 Kilowattstunden rein.
39:59
Er sitzt halt
40:01
rund 115 Liter Heizöl, mal so pi mal Daumen gerechnet
40:04
und sagt so ein Liter Heizöl sind so zehn Kilowattstunden Energieinhalt.
40:11
Kann man nutzen.
40:11
Im Sommer haben wir eine passive Kühlung nur durch das gespeicherte Eis.
40:16
Und ja, also ist eine nette Idee,
40:20
kommt aber.
40:24
Ja ist die Kosten sind geht
40:29
es ist kommerziell, aber es spielt halt keine große Rolle
40:33
in der Nutzung.
40:34
Das sind auch ist auch eine Nischenanwendung.
40:36
Also wenn wir das mal jetzt so zusammenfassen und vergleichen,
40:40
also mal gesagt, also Gravitation, hoher Wirkungsgrad,
40:43
hohe Leistung im Bereich von 20 bis 50 Megawatt,
40:48
Speicherdauer 4 bis 12 Stunden.
40:51
Kosten sind noch zu hoch, also im mittleren Bereich.
40:54
Aber sind noch zu hoch.
40:56
Zu den Batteriespeichern die in der direkten Konkurrenz sind
41:00
die Schwungradspeicher heute
41:02
auch noch mechanischer Speicherleistung geht auch bis zu einem
41:07
was ich 20 30 Megawatt Wirkungsgrad ähnlich wie bei der Gravitation speichern.
41:11
Das sind Sekundenspeicher, vielleicht Minutenspeicher
41:14
mit sehr, sehr hohen Speicherk.
41:16
Wir haben unsere Druckluftspeicher, die im Wirkungsgrad
41:19
so zwischen 40 und 70 % haben.
41:22
Leistung wird im 100 bis 5 100 600 Megawatt Bereich
41:27
auch in Mittelfristspeicher
41:31
zwei Stunden plus
41:34
acht, vielleicht mal 24 Stunden.
41:36
Und sobald wir
41:36
über acht Stunden Speicherdauer sind, sind sie konkurrenzfähig zu den Lithium-Ionen
41:40
Ionen Batterien sehr. Das sind Ideologie.
41:43
Diese LOHC, also das Einspeichern des Wasserstoffs
41:46
in diesem Trägerölen hat Wirkungsgrad von lediglich
41:51
30 bis 40 %
41:53
können wir schon über Wochen bis Monate einspeichern.
41:56
Ist aber, hat aber sehr sehr hohe Kosten.
41:59
Die saisonale Wärme wird uns gerade mal gesehen.
42:01
50 bis knapp unter die 90 Grad sind wir auch in einem Megawatt.
42:06
Klasse
42:08
Tage, wochen oder monatelang
42:09
können wir die Energie speichern bei sehr niedrigen Kosten.
42:13
Vorhin halt wurde das ja mal direkt Wärmeenergie, die wir dann über Wärmenetze
42:18
oder Großwärmepumpen nutzen können.
42:21
Das ist der günstigste Speicher
42:23
bezogen auf eine Kilowattstunde gespeicherte Energie.
42:26
Kommerziell in Dänemark schon voll im Einsatz.
42:28
Wenn es Sie denn können,
42:29
besteht kein Grund, dass wir das in Deutschland nicht auch umsetzen können.
42:32
Oder? Diese Eisspeicher
42:35
im Kilowatt Bereich, das ist eher was für den Privatgebrauch,
42:39
ist eher so eine Nische in der Gebäudetechnik
42:43
begrenzt das Potenzial, um das zu zu skalieren.
42:46
Das heißt die größten Potenziale,
42:49
wenn man das Energiespeicher Problem in Deutschland
42:53
Europa weltweit lösen wollen und angehen wollen, sind
42:56
die saisonalen Wärmespeicher, weil sie technisch ausgereift sind.
43:00
Sie sind wirtschaftlich wettbewerbsfähig.
43:02
Immerhin den Deutschen
43:03
haben wir auch bekommen Rückenwind durch das Wärmeplanungsgesetz.
43:07
Aus meiner Sicht mit das größte Entwicklungspotenzial.
43:10
Und wir haben die Druckluftspeicher,
43:12
die jetzt vorne durch China vorangetrieben werden.
43:17
Wir haben in
43:18
Norddeutschland ideale geologische Bedingungen
43:21
und wir haben damit ein Speicher, der zunächst mal so
43:24
eine 48 Stunden Perspektive bieten kann, jetzt in Verbindung mit Batterien, die,
43:29
sagen wir so zwei Stunden können ergänzt mit Druckluftspeichern,
43:32
die muss auch die effizient sein.
43:33
Also brauchen adiabatische Druckluftspeicher,
43:37
die beim Einspeichern die Wärme aufnehmen und beim Ausspeichern
43:41
die gespeicherte Wärme auch wieder zuführen.
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Beim Expandieren, Abkühlen aus der Luft,
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dann ist das ein wunderbares Konzept. Oder?
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Die beiden haben durch die größten Chancen
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Gravitationsspeicher, die LOHC und Schwungradspeicher ja
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werden vielleicht ihre Nische finden Eis und Latentwärmespeicher
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mit wird man hier und da mal sehen, aber das sind dann schon Sonderanwendungen.
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Das wird nicht die Breite in die breite Masse ausgerollt,
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zeigt also oder von Nischentechnologien sprechen wollten
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nur die Idee besprochen zum Wasserstoff.
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Wir haben gesehen,
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es gibt sehr attraktive Alternativen
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zu dem Lithium-Ionen-Batterien auch preislich
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und am Ende wird wahrscheinlich der Mix machen,
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wenn gemalt alle auf die Batterien, weil da die meiste Musik drin ist.
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Aber wir brauchen den Mix und wir brauchen diese Langfristspeicher,
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die uns über Wochen und Monate auch helfen können und dem Gesamtkonglomerat
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Batterien Wasserstoffspeicherung
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erst mal als Gas Druckluftspeicher
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und dann diese saisonalen Wärmespeicher.
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Dieser Vierklang wird
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uns wesentlichen Beitrag leisten
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für die Energiewende und damit auch für den Klimaschutz.