Sind unterirdische Salzkavernen die nächste Batterierevolution? Der Energieversorger EWE will in Ostfriesland eine riesige Redox-Flow-Batterie unter der Erde errichten, die mit 700 Megawattstunden sogar der größte Stromspeicher der Welt werden könnte. Das Besondere ist nicht nur die Größe der Batterie, sondern auch ihr Hauptbestandteil: nachhaltige organische Polymere.

Strom für 75.000 Haushalte

Verantwortlich für den im ostfriesischen Untergrund geplanten Kavernenspeicher ist die EWE Gasspeicher GmbH. Sie nutzt unterirdische Hohlräume in Salzstöcken schon länger, um darin Erdgas zu speichern. Eine Nutzung zur Stromspeicherung wie jetzt im Projekt „brine4power“ ist neu. Für den Mega-Batteriespeicher sind zwei Kavernen mit einem Fassungsvermögen von je 100.000 Kubikmetern vorgesehen. Klappt das, könnte der Redox-Flow-Speicher ab 2025 Windstrom zwischenspeichern, und zwar so viel, um 75.000 Haushalte einen Tag lang zu versorgen.

So funktionieren Redox-Flow-Batterien

Das Redox-Flow-Prinzip ist an sich nicht neu. Bei dieser Technologie wird Energie in Flüssigkeiten gespeichert. In zwei Tanks zirkulieren getrennt voneinander Elektrolytlösungen, Ionen wandern durch eine Membran zwischen den Flüssigkeiten hin und her. Die beiden Lösungen binden Elektronen unterschiedlich fest, und durch Stromzufuhr, zum Beispiel durch überschüssigen Wind- oder Solarstrom, wandern die Elektronen von einem Elektrolyten zum anderen und die Batterie wird geladen. Beim Entladen wandern die Elektronen wieder zurück, nutzbarer elektrischer Strom wird frei.

Nachhaltiger Elektrolyt von der Universität Jena

Bisher nutzen Redox-Flow-Batterien giftige Schwermetallsalze wie in Schwefelsäure gelöstes Vanadium als Elektrolyt. EWE hingegen will gesättigtes Salzwasser einsetzen, ein Prinzip, das von der Universität Jena entwickelt wurde. Im Salzwasser sind spezielle Polymere gelöst, also Kunststoffe. Diese lassen sich in großer Menge herstellen und sind recycelbar, was die Batterie sehr nachhaltig macht. Die Forscher der Universität Jena haben gezeigt, dass das Prinzip grundsätzlich funktioniert: Es ist ihnen gelungen, die Polymere so zu verändern, dass sie in der Salzlauge bleiben und nicht ausfallen. Praktischerweise ist die Salzlösung in den Kavernen automatisch vorhanden, da sich das Wasser im Salzstock selbst sättigt.

Noch jede Menge Fragen offen

Aktuellen Planungen zufolge könnte EWE die Kavernenbatterie im Jahr 2025 in Betrieb nehmen. Bis dahin sind noch jede Menge weitere Versuche und Forschung nötig, denn noch ist die Energiedichte der Batterie nicht zufriedenstellend genug. Doch auch wenn die Energiedichte weit hinter der von Lithium-Ionen-Batterien zurückbleibt, rentiert sich der unterirdische Speicher wegen der enormen Größe der Kavernen.

Aktuelle Tests finden allerdings noch nicht in Kavernen statt, sondern über Tage in großen Kunststoffbehältern. Weitere Tests müssen erst zeigen, ob die Inhaltsstoffe wirklich langfristig stabil bleiben. Hinzu kommt, dass das System zwar nachhaltig und günstig, aber dennoch potentiell umweltschädlich ist. Denn ein Teil der aktuell verwendeten Polymere kann zum Beispiel herbizid wirken. Die Gefahr, dass sie ins Grundwasser geraten, ist aber theoretisch gegeben, etwa bei einem Schaden am Leitungssystem. Hier sind noch ausführliche langfristige Untersuchungen nötig, um die Auswirkungen auf Pflanzen und Tiere abschätzen zu können.

Die Technologie ist vielversprechend

Der erste unterirdische Prototyp könnte im Jahr 2023 fertig sein. Wenn alles klappt, hätte EWE einen Stromspeicher, der statt auf dem teuren und giftigen Vanadium auf wiederverwendbaren und günstigen Materialien basiert. Der Speicher kann außerdem beliebig vergrößert werden, da die Kapazität von Redox-Flow-Batterien nur von der Größe der beiden Tanks abhängt. Der Wirkungsgrad der Kavernenbatterie liegt bei etwa 70 Prozent und EWE geht von über 20.000 Ladezyklen aus, bevor die Kapazität nachlässt. Mit geschätzten 25 Jahren hält die Batterie mehr als doppelt so lange wie moderne Lithium-Ionen-Akkus.

Auch die Politik ist gefragt

Wenn das Projekt wirklich erfolgreich umgesetzt wird, hätte Ostfriesland die größte Batterie der Welt. Die Technologie würde den Speichermarkt und den Markt für Regelenergie grundlegend verändern, ist sich EWE sicher. Auch für den Wirtschaftsstandort Deutschland könnte die Technologie eine Chance sein, denn bei Lithium-Ionen-Batterien ist der Vorsprung der asiatischen Hersteller kaum noch aufzuholen. Die endgültige Entscheidung für oder gegen Tests unter Tage will EWE Ende 2019 treffen. Hier ist auch die Politik gefordert: Bisher fehlt ein gesetzlicher Rahmen für Energie- beziehungsweise Stromspeicher, die deshalb noch als Letztverbraucher von Energie eingestuft werden. Betreiber müssen alle Abgaben wie Netzentgelte, EEG-Umlage und Stromsteuer zahlen.

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Quellen / Weiterlesen

Eine gigantische Batterie im Untergrund | Spektrum.de
Polymere machen unabhängig | golem.de
Weltgrößte Batterie besteht wichtigen Test | bizz energy
Wegweisender Test für weltgrößte Batterie erfolgreich | EWE
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