„Wir peilen Kapazitäten von mehreren Tagen an“

12.12.2017 – Den Hochtemperatur-Wärmespeicher entwickelt Till Barmeier als Leiter eines Expertenteams für Siemens in Hamburg.

Herr Barmeier, Sie wollen Energie in Steinen speichern, indem sie aus dem Netz Strom entnehmen und in Wärme umwandeln. Wie funktioniert das genau?

Die Grundlage unserer Speichertechnik sind nicht so sehr die Steine, sie werden aber stets im Vordergrund wahrgenommen. Die Wärme ist unsere zu speichernde Energieform, da sind die Steine letztlich nur Mittel zum Zweck. Unsere Schotterschüttung hat sich dabei als besonders preisgünstige Lösung herausgestellt. Die Umwandlung von Strom in Wärme kann man sich wie einen Haarfön vorstellen, nur mit deutlich höherer Temperatur und größeren Luftmengen. Wir wandeln den zu speichernden Strom aus dem Netz über eine Widerstandsheizung in einen Heißluftstrom um, der den Speicher durchströmt und die Steinschüttung erhitzt.

Und wenn ich zu einem späteren Zeitpunkt wieder Strom brauche um das Netz stabil zu halten?

Dann drehen wir den Spieß um und lassen kalte Luft durch den Speicher strömen. Diese wärmt sich in der heißen Steinaufschüttung auf und kommt auf der anderen Seite als Heißluftstrom heraus. Zur Rückverstromung kommt konventionelle Dampftechnik zum Einsatz: Wir heizen mit dem Luftstrom einen Abhitzedampfkessel wie man ihn aus Gas-und-Dampf-Kombikraftwerken kennt. Er produziert Dampf, der eine Turbine antreibt, deren Generator uns wieder elektrische Energie liefert.

Wie kamen Sie auf die Idee zu diesem Hochtemperatur-Wärmespeicher?

Unser Konzept nutzt mit der Wärme einen äußerst kompakten Energieträger, da wir große Energiemengen preiswert und auf kleinem Raum speichern wollen. Darüber hinaus wollten wir möglichst viel erprobte Technologie einsetzten – wie beispielsweise die Rückverstromung über konventionelle Dampftechnik. Sie eröffnet uns die Möglichkeit, existierende Infrastrukturen weiter zu nutzen. Stillgelegte thermische Kraftwerke, die z. B. aus Kohle Strom erzeugen, können mit unserer Technologie kostengünstig zu großen Speicheranlagen umgebaut werden – eine wirtschaftlich hoch interessante „second life“-Lösung für den Betreiber.

Wie sehen Sie Ihre Methode im Vergleich zu anderen aktuellen Energiespeicherkonzepten, hinsichtlich Ertrag und Effizienz?

Der klassische Batterie-Speicher, der derzeit medienwirksam von einem amerikanischen Elektroautohersteller in vielen Energieprojekten eingesetzt wird ist bei vertretbaren Kosten in seiner Kapazität begrenzt: Vier bis sechs Stunden Strom im maximal im zweistelligen Megawattbereich sind damit wirtschaftlich darstellbar. Wir peilen eher die Größenordnung von 100 Megawatt und Kapazitäten von mehreren Tagen an. Wir fassen mit unserem Wärmespeicher erheblich höhere Energiemengen und das bei gleichzeitig erheblich günstigeren Erstellungskosten.

Nun ist Ihr Konzept aber nicht dafür ausgelegt, Autos anzutreiben.

Wenn wir 100 Megawatt speichern und wieder zurückgeben, geht es nicht darum, Autos anzutreiben. Vielmehr wollen wir große Energiemengen über einen Zeitraum von einer Woche einlagern. Vergleichbar wäre hier noch die Wasserstofftechnologie. Sie liefert zwar auch Treibstoff fürs Auto, bietet aber auch die Option größere Mengen Strom zu speichern und rückzuverstromen. Im Vergleich zum Wasserstoff hat unsere Technologie einen hohen Kostenvorteil und liefert einen besseren Wirkungsgrad.

Sie haben Ihr Projekt vor kurzem auf der WindEurope 2017 in Amsterdam vorgestellt. Wie ist der aktuelle Stand der Entwicklung und wie sehen Sie die Zukunftsaussichten für das Projekt?

Unser Projekt haben wir 2016 auf der Messe WindEnergy in Hamburg erstmals einem größeren Publikum vorgestellt. Jetzt haben wir die Fachmesse WindEurope 2017 in Amsterdam genutzt, um die Branche auf den neuesten Stand zu bringen: Wir haben nämlich im Dezember mit dem Baustart der kompletten Speicheranlage einen wichtigen Meilenstein erreicht. Nachdem wir 2015 gemeinsam mit einem Konsortium aus lokalen Partnern aus Hamburg einen Antrag für öffentliche Förderung beim Bundeswirtschaftsministerium gestellt und diesen erhalten hatten, war es immer Ziel und wesentlicher Aspekt dieser Förderung, eine Anlage zu errichten, die als Energiespeicher im Netz funktioniert. Bislang haben wir ausschließlich an der Komponente Wärmespeicher aus Steinen geforscht. Mit dem Baustart der neuen Anlage geht unser Projekt nun in die nächste Phase: Schon in 14 Monaten werden wir den gesamte Prozess in der Praxis am öffentlichen Stromnetz testen.

Und wann ist das Projekt marktreif?

Das hängt sehr stark von den politischen Rahmenbedingungen ab, die derzeit für den Betrieb von Speicheranlagen diskutiert werden. Noch haben Speicheranlagen häufig mit verschiedenen Abgabelasten zu kämpfen. Es wird vom Energiemarkt noch nicht ausreichend honoriert, Speicher als integralen Bestandteil eines Energiesystems zu betreiben, die volatile Einspeisemengen regenerativer Erzeuger wie Wind- und Solarenergie abfedern können und damit einen höheren Anteil der Erneuerbaren erlauben. Momentan ist es attraktiver, Windparks abzuriegeln, als Strom einzuspeichern. Es ist also gerade kein technologisches, sondern ein regulatorisches Hindernis, das die Geschwindigkeit der Markteinführung vorgibt. Wir bewegen uns zwar gerade mit unseren Tests im niedrigen einstelligen Megawatt-Bereich, doch wir sind überzeugt, aus technischer Sicht schnell Marktreife zu erreichen.

Welche Rolle kann der Hochtemperatur-Wärmespeicher für die erneuerbare Energiewende spielen?

Grundsätzlich ist die Speicherung von Wind- und Solarenergie eine wichtige Komponente im Zusammenspiel der Erneuerbaren Energien. Stromnetze brauchen zu jedem Zeitpunkt die gleiche Menge eingespeister Energien, wie sie von Verbrauchern gerade entnommen werden. Solarkraftwerke produzieren aber – abhängig vom Sonnenschein - in einem 12-Stunden-Rhythmus. Windkraftwerke produzieren dann besonders viel, wenn ein Sturmtief übers Land zieht. Wir peilen Speicherzyklen an, die genau solche Produktionsschwankungen überbrücken können. Will man die Energiewende konsequent fortsetzen, kommt es auf eine Kombination von beidem an: Wind und Solar haben je nach Mischungsverhältnis zwar unterschiedliche Residuallasten, doch erst Speicher erlauben ihnen eine weitgehende und sogar vollständige Versorgung moderner Gesellschaften mit diesen klimafreundlichen erneuerbaren Energien.

Das Interview führte Manuel Först.