Energiespeicher-Forschung Energiespeicher bieten noch viele unerforschte Möglichkeiten

Wann scheint die Sonne, wann weht der Wind, wann brauchen wir Strom? Da diese Fragen kaum gleichzeitig mit „jetzt“ zu beantworten sind, gelten Energiespeicher als Voraussetzung für die Energiewende. Was Forscher tun, um diese Speicher zu realisieren, zeigte sich bei einem Workshop an der TU München.

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Bis 2050 sollen 80 % der Stromerzeugung in Deutschland aus Wind und Photovoltaik kommen – dies hat die Bundesregierung für die Energiewende vorgegeben. Laut diversen Studien wird deshalb ab 2020 Energiespeichertechnik in signifikanter Größenordnung gebraucht.

Energiespeicherbedarf von 43 TWh erfordert verschiedene Speichertechnologien

Das Fraunhofer-IWES hat für 2050 Speicherbedarf von 43 TWh errechnet. „Daraus wird ersichtlich, dass unterschiedliche Speichertechnologien nebeneinander existieren werden“, sagt Andreas Geisbauer, Mitarbeiter in der Business Unit Catalysts von Clariant. Von den 43 TWh entfalle etwa die Hälfte auf Langzeitspeicher im Bereich von Wochen oder Monaten. „Um ausreichend hohe Volumina an gespeicherter Energie über ausreichende Zeiträume vorhalten zu können, gibt es derzeit nur die chemischen Energiespeicher in Form von Wasserstoff oder Methan“, erläuterte er weiter. Untersucht werde derzeit auch der Ansatz, Energie als Methanol zu speichern, Power-to-Liquids genannt.

Um den Wasserstoff aus der Elektrolyse mit Kohlendioxid zu Methanol oder Methan umzusetzen, werden Katalysatoren gebraucht. Dem widmet sich das vom Bundesforschungsministerium geförderte Projekt IC4 (integrated carbon capture, conversion and cycling) zur Methanisierung von Wasserstoff, an dem die TU München mit Partnern aus der Industrie arbeitet.

Speicherinfrastruktur ist für Methan bereits vorhanden

Mit dem Gasnetz in Deutschland ist laut Geisbauer eine Speicherinfrastruktur mit einer Kapazität von circa 200 TWh für das Methan bereits vorhanden. Zur Rückverstromung seien Gaskraftwerke mit circa 60 TWh vorhanden. Den maximal erreichbaren Wirkungsgrad für Power-to-Gas sieht er bei der Strom-zu-Strom-Umwandlung bei etwa 30 %. „Deshalb sollte Power-to-Gas auch für Heizen, Mobilität oder Industrieprozesse genutzt werden“, fordert Geisbauer.

Einen anderen Ansatz zur Energiespeicherung stellte Matthias Glemser von der Fachgruppe Industrielle Biokatalyse vor: biogene Flüssigkraftstoffe, zum einen aus Gras, zum anderen aus oleogenen Hefen und Algen. „Gras wird heute nicht mehr zur Viehzucht verwendet, sondern Soja. Die Grasflächen müssen dennoch bewirtschaftet werden“, erläutert der Wissenschaftler. Außerdem habe es einen geringen Ligninanteil und die enzymatische Hydrolyse von Gras sei bereits etabliert. Erforscht werde derzeit die Produktion von Bioölen und ihre Konversion zu Kraftstoffen mit den gleichen physikalischen und chemischen Eigenschaften wie Petroleumkraftstoffe. Seiner Auskunft nach könnte Gras als Reststoff bis zu 20 % des deutschen Kraftstoffbedarfs decken.

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