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Wie funktioniert Stahl als Energiespeicher?

Dezentrale Anlagen und Energiespeicher sind Schlüsselfaktoren der Energiewende. Speicher ermöglichen eine effektive Integration erneuerbarer Energien in die Energieversorgung. Während Batteriespeicher im Stromsektor bleiben, unterstützen Wärmespeicher die Nutzung erneuerbarer Energien sektorübergreifend. Mit Stahl als Speichermedium ist über die Wärmespeicherung hinaus sogar eine Rückverstromung möglich.

Klassische Power-to-Heat-Anlagen funktionieren wie ein Tauchsieder und nutzen Strom, um Wasser zu erhitzen, das dann gespeichert oder direkt für Heizung und Warmwasser genutzt werden kann. Eine jetzt neue Alternative ist die Nutzung von Stahl als Wärmespeicher, der dank hoher Wärmedichte und hoher möglicher Speichertemperaturen seine Energie nicht nur in Wärmenetze abgeben, sondern mittels einer Dampfturbine auch wieder als Strom verfügbar machen kann.

Gemeinsam mit dem Energiespeicher-Start-up Lumenion und der Berliner Gewobag Energie- und Dienstleistungsgesellschaft erprobt Vattenfall diese neuartige Speichertechnologie für den Einsatz in der Wohnungswirtschaft. In einem Pilotprojekt in Berlin-Tegel wird ein Speicherblock mit einer Kapazität von 2,4 Megawattstunden für den kommerziellen Einsatz erprobt und in den regelmäßigen Betrieb überführt.  

Alexander Voigt, Gründer und Geschäftsführer von Lumenion, erklärt die Besonderheiten von Stahl als Speichermedium und wie die Technologie in der Praxis eingesetzt werden kann.

Herr Voigt, warum setzen Sie auf Stahl als Energiespeicher?

Stahl hat zwei Vorteile: Er ist nicht nur sehr kompakt, sondern kann auch sehr hoch erhitzt werden – nämlich bis auf 650 Grad Celsius. Deshalb sprechen wir auch von einem Hochtemperaturspeicher. Mit diesem Speicher ist es möglich, zum Beispiel im Heizungskeller eines Wohnquartiers einen Wärmespeicher aufzustellen, der nur wenig Platz benötigt und trotzdem große Mengen an erneuerbarer Energie speichern kann.

Und wie funktioniert so ein Hochtemperaturspeicher?

Im Grunde genommen besteht der Hochtemperaturspeicher aus Stahlplatten, die von Stickstoff als Wärmeübertrager umgeben sind. Wenn überschüssiger Strom aus erneuerbaren Energien wie Wind oder Sonne im Stromnetz verfügbar ist, werden die Stahlplatten mithilfe von heißem Stickstoffgas aufgeheizt.

Funktionsprinzip Lumenion-Hochtemperaturspeicher
Funktionsprinzip Lumenion-Hochtemperaturspeicher

Zur Entnahme der Wärme aus dem Stahl wird der heiße Stickstoff über Leitungen durch einen Wärmetauscher geleitet. Hier gibt der heiße Stickstoff seine Energie an das mit Warmwasser betriebene Wärmenetz, z. B. eines Wohnquartiers ab. Ergänzend dazu kann das hohe Temperaturniveau auch zur Gewinnung von Hochtemperaturdampf genutzt werden. Über eine Dampfturbine wird damit Strom erzeugt, der dann als Mieterstrom im Wohnquartier oder Residuallast dem Netz zur Verfügung steht.   

Woher kommt die Heizwärme, wenn erneuerbare Energie gerade nicht verfügbar ist?

Im Pilotprojekt ist der Stahlspeicher so ausgelegt, dass die gespeicherte Energie zeitversetzt bis zu 48 Stunden genutzt werden kann. Der Hochtemperatur-Speicher wird Teil einer Wärmeversorgungsanlage, die von Vattenfall im Auftrag der Gewobag betrieben wird. Zur Wärmeversorgungsanlage gehören weitere dezentrale Anlagen wie ein gasbetriebenes Blockheizkraftwerk und Erdgaskessel für die Spitzenlast.

Wie viel Potential sehen Sie für Stahl als Speicher?

Enormes. Stahl ermöglicht für nur zwei Cent die Kilowattstunde eine sehr günstig Speicherung großer Mengen erneuerbarer Energie. Stahlspeicher halten mindestens 40 Jahre, wahrscheinlich noch länger. Und selbst am Ende ihrer Lebenszeit haben sie noch einen Restwert von 40 Prozent. Zudem lässt sich die Technik leicht und schnell skalieren: alle wesentlichen Komponenten sind bereits im industriellen Maßstab verfügbar.

Zukunftsaward für Stahlspeicher

 

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Experte Alexander Voigt

Ich bin Physiker und beschäftige mich seit den 1980er Jahren mit effektiver solarer Energieversorgung. Dazu habe ich schon über ein Dutzend Unternehmen gegründet. Mit Solon und Q-Cells konnten wir die Industrialisierung der Photovoltaik entscheidend vorantreiben und mit dem Speicherpionier Younicos später auch den Energiemarkt für Batteriespeicherprojekte öffnen. Neben Lumenion baue ich im Augenblick auch einen dezentralen Versorger auf, der erneuerbare Erzeugung mit Speichern kombiniert, um industrielle Kunden in Gebieten mit keiner oder schlechter Netzanbindung kostengünstig und sicher mit sauberer Energie zu versorgen.

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