Ausgerechnet mit dem Klimagas Kohlenstoffdioxid will Energy Dome aus dem italienischen Städtchen Lonate Pozzolo in der Provinz Varese das Klima retten. Na ja, zumindest den verhängnisvollen Wandel ein wenig aufhalten. Das Unternehmen baut derzeit auf der italienischen Insel Sardinien den weltweit ersten Stromspeicher, der mit CO2 arbeitet. 2022 soll dieser in Betrieb gehen.
Bei Starkwind und/oder hoher Sonneneinstrahlung speisen Solar- und Windkraftwerke bekanntlich oft weit mehr Strom ins Netz als eigentlich benötigt wird. Damit das Netz stabil bleibt, muss diese Energie zwischengespeichert werden. Oder aber zu Schleuderpreisen exportiert werden. Wenn gar nichts mehr hilft, werden ganze Windparks vorübergehend abgeschaltet.
Die CO2-Batterie, wenn man sie denn so nennen will, speichert Überschussstrom in Form von komprimiertem Klimagas. Verdichter erhöhen den Druck, bis das CO2 „überkritisch“ ist – das ist ein Zustand wie „nicht Fisch, nicht Fleisch“: Das Gas weist in diesem Aggregatzustand gleichzeitig Eigenschaften einer Flüssigkeit und eines Gases auf. Genutzt wird dieses Phänomen bereits, um etwa aus Kaffeebohnen Koffein und aus Hopfen und Gewürzen Aromen zu extrahieren.
Wärmeenergie durch Verdichten des Klimagases
Beim Verdichten des Gases entsteht sehr viel Wärmeenergie, die gespeichert wird. Es ist der gleiche Effekt, der auftritt, wenn man die Austrittsöffnung einer Luftpumpe weitgehend zuhält und kräftig pumpt – sie erhitzt sich. Die Wärmeenergie wird benötigt, wenn wetterbedingt Energiemangel herrscht und Strom ins Netz eingespeist werden muss. Dann strömt das Gas mit Macht aus dem Druckspeicher. Weil es dabei stark abkühlt, muss es erwärmt werden, ehe es in einem Turbogenerator Strom erzeugt. Nachdem das CO2 seine Arbeit getan und Strom erzeugt hat, wird es in einen Kuppelbau geleitet – den so genannten „Energy Dome“ – und dort bei normalem Druck gespeichert, so dass es beim nächsten Zyklus wiederverwendet werden kann.
Der Prototyp auf Sardinien hat eine Leistung von 2,5 Megawatt und kann vier Megawattstunden Strom speichern. Die nächsten Anlagen von Energy Dome sollen bereits eine Kapazität von 25 Megawatt haben und bis zu 200 Megawattstunden Strom speichern können. Dieses Format reicht völlig, wenn genügend Batterien über ein Land verteilt sind, um das Stromnetz zu stabilisieren – ganz egal, welche Kapriolen das Wetter gerade schlägt. Die Speicher sollen nur halb so teuer sein wie Pufferbatterien auf Lithium-Ionen-Basis. Zudem haben sie eine vier- oder fünfmal längere Lebensdauer und verlieren über die Jahre nicht an Speicherkapazität.
Vergleichsweise kostengünstige Lösung
„CO2 ist die perfekte Flüssigkeit, um elektrische Energie kostengünstig zu speichern“, sagt Claudio Spadacini, Gründer und CEO von Energy Dome. Basierend auf einem Kilogramm Kohlenstoffdioxid könnten mit seiner Technik 66,7 Kilowattstunden pro Kubikmeter gespeichert werden. Speicher, die mit komprimierter Luft arbeiten, schaffen gerade mal sechs Kilowattstunden pro Kubikmeter.
Mit der LAES-Technik (Liquid Air Energy Storage), bei der Luft verflüssigt wird, sodass sie eine Temperatur von minus 194 Grad Celsius erreicht, sei zwar auch eine sehr hohe Energiedichte zu erreichen. Doch Kryotechnik sei sehr teuer, findet Spadacini.
Auf der Mittelmeerinsel Sardinien baut das italienische Unternehmen Energy Dome den Protoypen eines Speichers, der Wind- und Sonnenkraft mithilfe von CO2 in Tanks speichert – und bei Bedarf ins Stromnetz einspeist. Grafik: Energy Dome.
Das sieht das britische Unternehmen Highview Power allerdings anders. Es betreibt bereits zwei Flüssigluft-Batterien und plant den Bau von weiteren Speichern.
Ohne Stromspeicher funktioniert Energiewende nicht
Und es gibt noch ein anderes Verfahren, das zur Speicherung von Windkraft geeignet wäre: Die CAES-Technik (Compressed Air Energy Storage), bei der komprimierte Luft in unterirdischen Kavernen gespeichert wird. Sie ist tatsächlich zu teuer. Bisher wurden weltweit nur drei Anlagen gebaut, darunter das Druckluft-Speicherkraftwerk Huntorf in Norddeutschland, das eine Leistung von 321 Megawatt hat und bereits 51 Jahre in Betrieb ist. Weiterentwicklungen des Luftspeicher-Gasturbinenkraftwerk hat der Betreiber uniper aus Kostengründen gestoppt.
Stromspeicher werden umso wichtiger, je weniger im Zuge der Energiewende mit Kohle oder Erdgas betriebene Wärmekraftwerke Strom ins Netz einspeisen. Diese gleichen Stromschwankungen, wenn sie nicht zu groß sind, infolge der Trägheit der Turbogeneratoren selbstständig aus. Zudem ist der Einsatz planbar, ebenso wie bei Wasserkraftwerken und Biogasanlagen. Wenn die wetterabhängige Stromerzeugung dominiert, müssen Batterien und andere Anlagen wie Pumpspeicherkraftwerke oder eben die CO2-Batterie in die Bresche springen.