Speichertechnologie
29.10.2018

Stein-Stromspeicher von Siemens Gamesa soll 2019 ans Netz

Foto: Siemens Gamesa
In der letzten Bauphase: der elektrothermische Energiespeicher von Siemens Gamesa in Hamburg-Altenwerder.

Ein neuer elektrothermischer Energiespeichertyp könnte in ausgedienten Kohlekraftwerken eingesetzt werden. Der Windkraftanlagenbauer Siemens Gamesa will dieses Geschäft zu einem zusätzlichen Standbein machen.

Rund 1.000 Tonnen Gestein sollen Ökostrom in Form von Wärme speichern, die bei Bedarf über eine Dampfkesselanlage rückverstromt wird. Mit einer Kapazität von 30 Megawattstunden (MWh) umfasst die Versuchsanlage in Hamburg den Tagesenergiebedarf von 1.500 Haushalten. Inzwischen stehen die Gebäude für die Energieumwandlung sowie für die Speicheranlage – mithin die Hauptkomponenten. Das System soll nach Angaben seines Herstellers Siemens Gamesa im ersten Halbjahr 2019 in Betrieb gehen.

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Das Prinzip des elektrothermischen Energiespeichers (ETES) ist einfach und basiert auf bekannten Komponenten: Eine Art „Riesenfön“ erzeugt einen Heißluftstrom. Das geschieht mit Hilfe von Heizelementen und einem Gebläse. Die heiße Luft wird über Rohre aus dem Maschinenhaus ins benachbarte Speichergebäude geleitet und in einer gut isolierten Gesteinsschüttung zwischengelagert. Die ist das eigentliche Novum der Anlage und hat auch den meisten Forschungsaufwand erfordert. Dagegen funktioniert die Rückverstromung mit altbewährten Technologien wie Dampfturbinen und Generatoren konventioneller Kraftwerke.

Stillgelegte thermische Kraftwerke nutzen

Genau das macht den Stein-Stromspeicher in Hasan Özdems Augen so spannend. Der Leiter für Technologie-Management bei Siemens Gamesa Renewable Energy sagt: „Eine hochinteressante Option unserer Technologie besteht darin, stillgelegte thermische Kraftwerke kostengünstig in leistungsfähige Speicher für erneuerbare Energien umzurüsten." Die bestehende Infrastruktur aus Turbinen, Generatoren und Netzanschluss könne weiter verwendet werden, was diese Speichertechnik besonders sinnvoll zur Nachnutzung fossiler Kraftwerke mache.

An der Kombination aus Alt und Neu sind Wissenschaftler des Instituts für Thermodynamik der Technischen Universität Hamburg maßgeblich beteiligt. Sie erforschen darin die „thermofluidalen Grundlagen der Schüttgut-Technologie“. Demnach eignet sich vulkanisches Gestein am besten als Wärmespeicher, da es von Natur aus hitzeerprobt ist. Die Herkunft ist nach Angaben von Siemens Gamesa letztlich egal, es könne auch alter Gleisschotter oder Straßenbruch verwendet  werden. Oder eben Material aus einem örtlichen Steinbruch, sofern es vulkanisch sei.

Bau- und Betriebskosten senken

Die vom Bundeswirtschaftsministerium geförderte Anlage soll dazu beitragen, eines der Schlüsselprobleme der Energiewende zu lösen: Ökostrom aus Sonne und Wind steht oft in größerer Menge zur Verfügung als die Netze aufnehmen können. Speichertechnologien sind bislang teuer oder in ihrer Kapazität beschränkt. Dagegen könne der von SiemensGamesa entwickelte elektrothermische Speicher die Bau- und Betriebskosten bei größeren Kapazitäten auf ein Zehntel dessen senken, was momentan ein Batteriespeicher koste, sagt Özdem. In den kommenden Jahren sollen die Speicherkapazitäten erheblich wachsen; das Ziel sei, Energie in der Größenordnung von mehreren Gigawattstunden zu speichern. 

Das Gesamtvolumen des Forschungsprojekts liegt nach Angaben von Siemens Gamesa  bei rund 27 Millionen Euro. Die Summe deckt demnach neben dem Bau der Anlage in Hamburg Altenwerder auch die bisherigen und künftigen Forschungsaktivitäten ab. Siemes Gamesa Renewable Energy trägt rund 15 Millionen Euro der Projektkosten. An Projekt beteiligen sich auch die TU Hamburg und der Energieversorger Hamburg Energie.

Ergänzung zum Windgeschäft

Die Pilotanlage entsteht auf dem Gelände des Aluminiumherstellers Trimet in Hamburg-Altenwerder. Das Speichergebäude mit dem ellipsenförmigen Grundriss wird im kommenden Jahr mit der Gestein gefüllt: rund 1000 Tonnen kieselgroße Steine, die im Betrieb auf mehr als 600 Grad erhitzt werden. Ein Isoliermantel schützt sie vor Auskühlung. Zur Rückverstromung bläst ein Kaltluftstrom durchs Gestein und führt die Wärme ins benachbarte Maschinenhaus, wo sie via Dampfkessel und 1,5 Megawatt-Turbine dazu dient, mindestens 24 Stunden lang Strom zu erzeugen. Da die Anlage binnen weniger Minuten hochfährt, steht sie für Sekundärregelleistung im Stromnetz zur Verfügung.

Für den Windkraftanlagenbauer ist das Projekt im Hamburger Hafen mehr als nur ein Experiment. Konzernchef Marcus Tacke will das Speichergeschäft ausbauen, um die "Wachstumsschranken auf dem Windkraftmarkt" zu umgehen, wie er im Sommer in einem Interview „Financial Times“ sagte. Das deutsch-spanische Unternehmen hat Ende Mai außerdem eine Versuchs-Großbatterie auf Grundlage der Redox-Flow-Technologie in Betrieb genommen. Die Muttergesellschaft Siemens bietet konventionelle Lithium-Ionen-Akkus an. Für diesen Geschäftsbereich hat sie mit dem US-amerikanischen Unternehmen AES das Joint Venture Fluence gegründet.

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Monika Rößiger
Keywords:
Stromspeicher | SiemensGamesa
Ressorts:
Technology | Markets

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