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19.06.2019

Windenergie in Vulkangestein speichern – Weltpremiere in Hamburg

Innovativer Wärmespeicher: ETES-Anlage in Hamburg-Altenwerder
Bild: Siemens Gamesa Renewable Energy / Ulrich Wirrwa

Für das Gelingen der Energiewende sind kostengünstige und verlässliche Speicher gefragt, die den witterungsbedingt schwankend produzierten Strom aus Wind und Sonne aufnehmen. Jetzt wurde in Hamburg ein Wärmespeicher in Betrieb genommen, der Windenergie in Vulkangestein speichern und später als Strom oder Wärme bereitstellen kann. Die Anlage ist die erste ihrer Art weltweit.

Mit der innovativen Technologie könnten große Mengen Windenergie kostengünstig gespeichert und somit Stromerzeugung und -verbrauch entkoppelt werden. Auf diese Weise tragen die Partner aus dem BMWi-geförderten Forschungsvorhaben „Future Energy Solution“ zur Bewältigung einer zentralen Herausforderung der Energiewende bei. Der Elektrisch-Thermische-Energie-Speicher – kurz ETES – reduziere die Kosten für größere Speicherkapazitäten auf einen Bruchteil des üblichen Niveaus für die Batteriespeicherung, so die Verbundpartner.

ETES steht im Hafen von Hamburg-Altenwerder. Im Grunde müsste es heißen: er liegt. Und das ist eine der Besonderheiten. Denn üblicherweise werden Wärmespeicher als Konvektionstürme gebaut. Dagegen hat Projektkoordinator Siemens Gamesa ETES sozusagen gekippt. Der betonumhüllte Speicher hat mit 30 Metern Länge, 20 Metern Breite und 12 Metern Höhe in etwa die Form eines großen Schwimmbeckens. Dank der relativ geringeren Höhe wäre das Integrieren eines solchen Speichers selbst im urbanen Raum leichter möglich. Damit die Wärmeverteilung in dieser Form optimal funktioniert, haben die Projektpartner die beste Legung der Steine erforscht. Enthalten im Speicher der Hamburger Versuchsanlage sind rund 1.000 Tonnen graubraunen norwegischen Vulkangesteins in Form kleiner Bruchstücke.

1.000 Tonnen erhitztes Vulkangestein könnten einen Tag lang 1.500 Haushalte mit Strom versorgen

Die Windenergie gelangt in den Stein, indem zunächst der vom Windrad erzeugte Strom zum Aufheizen von Luft verwendet wird. Diese wird dann als Heißluftstrom in den Speicher eingeblasen und erhitzt die Steine auf 750 Grad Celsius. ETES kann so bis zu 130 Megawattstunden thermische Energie rund eine Woche lang speichern. Wird die Energie benötigt, kann sie entweder direkt als Wärme ausgespeichert und genutzt werden, etwa für Hochtemperaturprozesse der Kupfer-, Aluminium- und Stahlindustrie – oder sie wird über eine Dampfturbine rückverstromt. Vom gefüllten Speicher könnten 1.500 Haushalte 24 Stunden lang mit Strom versorgt werden. 

Alle Bauteile sind bereits am Markt verfügbar. Das Besondere ist das Zusammenspiel in der Gesamtanlage und das spezielle, patentgeschützte Speicher-Know-how: wie die Steine gelegt sind, wie sie von der Luft erhitzt werden, wie der Prozess über Sensoren überwacht wird. Und: Durch die Nutzung bereits vorhandener Systeme und Komponenten könnten beispielsweise stillgelegte thermische Kraftwerke mit ihren Dampfturbinen im Sinne einer „Second-Life-Option“ umfunktioniert werden zu „grünen Speichern“. Auch das ermöglicht Kosteneffizienz.

Die nächsten Schritte im Projekt konzentrieren sich auf das Optimieren der Steuerung im laufenden Betrieb, auf Machbarkeitsstudien und die weitere Skalierung auf dem Weg zu größeren Anlagen: Die Leistung soll weiter erhöht werden, sodass in naher Zukunft Energie im Bereich von mehreren Gigawattstunden gespeichert werden kann. Eine Gigawattstunde entspricht dem täglichen Stromverbrauch von rund 50.000 Haushalten.

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