Beton als Energiespeicher für Erneuerbare Energien

Betonspeicher sind Energiespeicher
Energielücken, sind ein Manko der erneuerbaren Energien: Bei Flaute drehen sich Windräder nicht, ohne Sonne gibt es keine Solarenergie. Nun hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) zusammen mit dem Baukonzern Züblin einen Energiespeicher aus Beton gebaut. Noch ist der Wirkungsgrad überschaubar, doch die DLR tüftelt an weiteren Lösungen.

Die Betreiber von Solarkraftwerken suchen nach billigen Speicherlösungen für die gewonnene Energie.
Stuttgarter Forscher haben eine Lösung entwickelt, mit der Wärmeenergie, die mit Hilfe von Sonnenkollektoren gewonnen wird, kostengünstig zwischengespeichert werden könnte. Die Pilotanlage hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) zusammen mit dem Baukonzern Züblin gebaut und jetzt in Stuttgart vorgestellt.
Die Strom- und Wärmegewinnung aus erneuerbaren Energien steckt in einem Dilemma. Zuweilen gibt es einen Überfluss an Energie – ab und zu aber einen Mangel. Bei Flaute drehen sich die Windräder nicht, ohne Sonne gibt es keine Solarenergie und für diese Ausfallzeiten müssen konventionelle Kraftwerke oder Heizkessel hochgefahren werden, um die Energielücke zu schließen.

Geeignete Speichersysteme könnten das Auf und Ab ausgleichen und würden die Nutzung der Regenerativen deutlich erhöhen. Unabhängig von Tageszeit und Wetter könnte man die Lieferung von Strom oder Wärme verstetigen. “Mit Langzeitwärmespeichern etwa könnte man die ganze Bandbreite der Ökowärme vom Holz über Sonne bis Biogas nutzen und kontinuierlich in die Netze speisen” !, so Michael Nast, von DLR in Stuttgart.

Bei all diesen Ideen stellt sich bislang aber immer wieder die Frage nach der Wirtschaftlichkeit. Die allermeisten Lösungen rechnen sich ohne Zuschüsse noch nicht, sind noch nicht ausgereift oder die Wirkungsgrade sind unbefriedigend. “Die großen Nahwärmespeicher, die gebaut werden, benötigen alle noch finanzielle Unterstützung”, sagt Rainer Tamme, der sich seit vielen Jahren im DLR mit Speichertechnologien befasst.

Die Stuttgarter sind an dem Solarrinnenkraftwerk auf dem Testfeld auf der “Plataforma Solar de Almería” in Spanien beteiligt. Aktuell speichert man dort die Energie mit Salzsystemen, was relativ teuer ist, weil die verwendeten Nitratsalze auch Ausgangsstoff für stark nachgefragte Düngemittel sind. Der Chemiker hat daher ganz gezielt nach einer preiswerten Lösung für die Speicherung von Sonnenenergie gesucht. Er nutzt Beton als Wärmespeicher, um kurzzeitige Schwankungen auszugleichen. “So kann man in den Abendstunden oder an Regentagen den Betrieb aufrechterhalten und die Turbinen können weiterlaufen”, erklärt Tamme.
Ein solcher Wärmespeicher aus Beton steht nun in Kleinformat in Stuttgart. Die Pilotanlage ist ein mannshoher grauer Klotz, knapp zehn Meter lang. Aufgeheiztes Öl fließt über ein Netzwerk von Rohren durch den Block und bringt ihn auf Temperaturen von 400 Grad Celsius. Will man die Energie wieder herausholen, dreht man den Prozess einfach um. Kaltes Öl entzieht dem Stein die Hitze und erzeugt dann wieder im Kraftwerksprozess Dampf, der Turbinen antreibt, die Strom produzieren.
Mit rund zwei Millionen Euro förderte das Bundesumweltministerium das Projekt, das Bauunternehmen Züblin beteiligt sich an den Kosten. Bis zum großtechnischen Einsatz sind allerdings noch einige Zwischenschritte nötig. Im Stuttgarter Demomodul können 400 Kilowattstunden gespeichert werden und für ein Sonnenkraftwerk braucht man Tausend Megawattstunden. Für die Großanwendung könnten die Blöcke rein rechnerisch wie Legosteine zusammengesetzt werden.
Die Betonlösung sei nur ein kleiner Mosaikstein in einem Bereich, in dem noch riesiger Entwicklungsbedarf bestehe. Der Baukonzern engagiert sich auch in anderen Energiespeicherprojekten. So beispielsweise bei der Entwicklung eines Druckluftspeicherkraftwerks für die Windenergienutzung, das Energieversorger EnBW vor wenigen Jahre vorgeschlagen hatte. Die Idee: Druckluft, die in Lagerstätten unter der Erde – in Salzkavernen oder alten Bergwerken – zwischengelagert wird, speichert die Windenergie. Bislang wurde die Technik noch nicht realisiert.
Auch die DLR tüftelt an weiteren Lösungen: Die Forscher wollen Speichersysteme für rein dampfbetriebene Solarkraftwerke entwickeln. Der Markt sei da, die Mittelmeerländer und der Äquatorgürtel rund um Afrika, sowie die neuerdings Einspeisevergütungen für Sonnenstrom hätten großes Interesse an solchen Ideen.